本書在系統地介紹數字圖像處理技術的基本理論及有代表性的思想、算法與應用的基礎上，對圖像處理軟件的設計及典型案例分析進行了詳盡的講述，并將數字圖像處理實驗融入其中，使讀者通過學習，能盡快掌握圖像處理及應用的基本理論、方法和技巧，達到應用MATLAB實現圖像處理的目的。本書共分8章，包括數字圖像處理基礎、數字圖像變換技術、圖像增強及去噪技術、圖像分割與特征分析、數字視頻及圖像壓縮編碼技術、數字圖像處理實例分析、數字圖像處理軟件設計、數字圖像處理實驗。本書配有電子教案、習題與思考題答案、源程序(.M文件)、圖片，為教師多媒體授課、編寫教案提供方便條件。本書可作為電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、計算機應用、醫學生物工程、自動控制等專業的本科生、高職高專學生的教學用書，也可作為研究生及從事數字圖像處理工作的技術人員的參考用書。
21世紀是一個充滿信息的時代，圖像作為人類感知世界的視覺基礎，是人類獲取信息、表達信息和傳遞信息的重要手段。數字圖像處理已經在宇宙探測、遙感、生物醫學、工農業生產、軍事、公安、辦公自動化等領域得到了廣泛應用，并顯示出廣泛的應用前景。數字圖像處理及應用已成為計算機科學、信息科學、生物科學、空間科學、氣象學、統計學、工程科學、醫學等學科的研究熱點，已成為工科院校電子信息、電氣工程、醫學生物工程等專業必修的專業課。
本書共分8章：第1章是數字圖像處理基礎；第2章是數字圖像變換技術；第3章是圖像增強及去噪技術；第4章是圖像分割與特征分析；第5章是數字視頻及圖像壓縮編碼技術；第6章是數字圖像處理實例分析；第7章是數字圖像處理軟件設計；第8章是數字圖像處理實驗。在每章后都附有一定量的習題與思考題。本書編寫的指導思想是提高學生分析問題及解決問題的能力，具有以下幾個特點。
① 第1～5章為基礎知識部分，通過大量的例題及實例系統地講述了數字圖像處理技術的基本理論及有代表性的思想、算法與應用。
② 第6章精選了有關圖像拼接、缺陷檢測、目標識別、密碼共享及圖像置亂等案例，給出了設計過程、代碼及運行結果，通過此部分的學習可開闊視野，提高讀者在實際中的應用及系統設計能力。
③ 第7章給出了應用MATLAB 進行圖形用戶界面設計的方法、設計過程及需要解決的關鍵技術問題，為設計圖像處理軟件及應用圖像處理軟件解決實際問題提供有效幫助。 21世紀是一個充滿信息的時代，圖像作為人類感知世界的視覺基礎，是人類獲取信息、表達信息和傳遞信息的重要手段。數字圖像處理已經在宇宙探測、遙感、生物醫學、工農業生產、軍事、公安、辦公自動化等領域得到了廣泛應用，并顯示出廣泛的應用前景。數字圖像處理及應用已成為計算機科學、信息科學、生物科學、空間科學、氣象學、統計學、工程科學、醫學等學科的研究熱點，已成為工科院校電子信息、電氣工程、醫學生物工程等專業必修的專業課。
本書共分8章：第1章是數字圖像處理基礎；第2章是數字圖像變換技術；第3章是圖像增強及去噪技術；第4章是圖像分割與特征分析；第5章是數字視頻及圖像壓縮編碼技術；第6章是數字圖像處理實例分析；第7章是數字圖像處理軟件設計；第8章是數字圖像處理實驗。在每章后都附有一定量的習題與思考題。本書編寫的指導思想是提高學生分析問題及解決問題的能力，具有以下幾個特點。
① 第1～5章為基礎知識部分，通過大量的例題及實例系統地講述了數字圖像處理技術的基本理論及有代表性的思想、算法與應用。
② 第6章精選了有關圖像拼接、缺陷檢測、目標識別、密碼共享及圖像置亂等案例，給出了設計過程、代碼及運行結果，通過此部分的學習可開闊視野，提高讀者在實際中的應用及系統設計能力。
③ 第7章給出了應用MATLAB 進行圖形用戶界面設計的方法、設計過程及需要解決的關鍵技術問題，為設計圖像處理軟件及應用圖像處理軟件解決實際問題提供有效幫助。
④ 第8章為數字圖像處理實驗，將理論教學與實驗教學融為一體，既方便了教學也更加有利于學生使用。每個實驗都包括實驗目的、所用函數介紹、示例部分及設計部分。希望通過示例部分內容的學習使學生能完成相應的程序設計，達到應用MATLAB實現圖像處理的目的。
⑤ 本書配有電子教案、習題與思考題答案、第8章程序設計部分參考答案及源程序(.M文件)（需要的請登錄：www.cipedu.com.cn），有助于學生理解和掌握所學知識要點和程序實現，同時為教師多媒體授課、編寫教案提供方便條件。
本書可作為電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、計算機應用、醫學生物工程、自動控制等專業的本科生、高職高專學生的教學用書，也可作為研究生及從事數字圖像處理工作的技術人員的參考用書。
本書由楊帆、唐紅梅、張志偉、侯景忠等編著。其中第5章由侯景忠編寫，第6章由張志偉編寫，第7章由王志陶編寫，第8章由唐紅梅編寫，其余部分的編寫及統稿工作由楊帆負責。本書在編寫工作中得到了張華、魏琳琳、王世亮、宋莉莉、戶姍姍等許多同志的幫助，在此表示感謝。
本書由河北工業大學的夏克文教授主審，夏克文教授對本書的總體結構和內容細節等進行了全面審定，提出許多寶貴而富有價值的審閱意見，在此表示衷心的感謝。
歡迎使用本書的教師和學生與編者進行交流，并提出寶貴意見，以便今后進一步修改。由于編者水平所限，書中不妥之處在所難免，殷切希望廣大讀者批評指正。聯系人：河北工業大學信息工程學院張志偉E-mail: zhangzhiwei@hebut.edu.cn。
編者2013年3月于河北工業大學
第1章數字圖像處理基礎1
1·1圖像及圖像的數字化1
1·1·1圖像及分類1
1·1·2圖像的數學模型1
1·1·3采樣及量化2
1·2圖像的采集及常用格式4
1·2·1圖像的采集4
1·2·2常用的圖像文件格式6
1·2·3數字圖像類型7
1·2·4RGB色彩模式8
1·3數字圖像處理及主要應用10
1·3·1數字圖像處理及其特點10
1·3·2數字圖像處理研究的主要內容11
1·3·3數字圖像處理的應用13
1·4MATLAB及其在圖像處理中的應用14 第1章數字圖像處理基礎1
1·1圖像及圖像的數字化1
1·1·1圖像及分類1
1·1·2圖像的數學模型1
1·1·3采樣及量化2
1·2圖像的采集及常用格式4
1·2·1圖像的采集4
1·2·2常用的圖像文件格式6
1·2·3數字圖像類型7
1·2·4RGB色彩模式8
1·3數字圖像處理及主要應用10
1·3·1數字圖像處理及其特點10
1·3·2數字圖像處理研究的主要內容11
1·3·3數字圖像處理的應用13
1·4MATLAB及其在圖像處理中的應用14
1·4·1MATLAB的特點14
1·4·2MATLAB的界面環境15
1·4·3M文件的編輯調試環境16
1·4·4MATLAB圖像處理應用舉例19
習題與思考題23
第2章數字圖像變換技術24
2·1圖像的正交變換24
2·1·1離散傅里葉變換24
2·1·2離散余弦變換33
2·1·3小波變換簡介35
2·2圖像的幾何變換41
2·2·1幾何變換基礎41
2·2·2圖像平移變換43
2·2·3圖像鏡像變換45
2·2·4圖像旋轉變換49
2·2·5圖像比例縮放變換51
2·2·6圖像復合變換55
習題與思考題57
第3章圖像增強及去噪技術58
3·1圖像的灰度增強58
3·1·1圖像灰度變換58
3·1·2直方圖修正62
3·2空間域圖像去噪技術68
3·2·1鄰域平均法69
3·2·2中值濾波器72
3·2·3多圖像平均法75
3·3頻率域圖像增強76
3·3·1頻率域低通濾波76
3·3·2頻率域高通濾波79
3·4形態學濾波去噪技術81
3·4·1基本符號和定義81
3·4·2二值形態學圖像處理83
3·4·3灰度形態學圖像處理90
3·4·4形態學濾波94
3·5偽彩色增強96
3·5·1灰度分層法偽彩色處理97
3·5·2灰度變換法偽彩色處理98
習題與思考題100
第4章圖像分割與特征分析101
4·1閾值分割101
4·1·1灰度閾值分割101
4·1·2直方圖閾值分割103
4·1·3最大熵閾值分割105
4·2區域分割108
4·2·1區域生長法108
4·2·2分裂-合并法110
4·3邊緣檢測113
4·3·1梯度算子114
4·3·2一階微分算子115
4·3·3二階微分算子116
4·4Hough變換120
4·4·1Hough變換原理120
4·4·2應用Hough變換檢測空間
曲線121
4·5幾何及形狀特征分析124
4·5·1鏈碼124
4·5·2幾何特征的描述125
4·5·3形狀特征的描述127
4·5·4不變矩129
4·6紋理特征分析132
4·6·1自相關函數133
4·6·2灰度共生矩陣法133
4·6·3頻譜法138
4·7標記與拓撲描述符139
4·7·1標記139
4·7·2拓撲描述符139
4·8圖像配準方法簡介140
習題與思考題142
第5章數字視頻及壓縮編碼技術143
5·1數字視頻的幾個概念143
5·1·1模擬視頻與數字視頻143
5·1·2數字視頻的特點143
5·1·3數字視頻的采樣格式144
5·1·4常用視頻文件格式144
5·1·5數字視頻常用處理技術145
5·2視頻檢測技術146
5·2·1幀間差分法146
5·2·2背景差值法147
5·3視頻壓縮編碼技術基礎148
5·3·1視頻壓縮編碼的必要性和可能性148
5·3·2壓縮編碼的主要性能指標149
5·3·3壓縮編碼的分類150
5·4熵編碼151
5·4·1哈夫曼編碼152
5·4·2香農-范諾編碼154
5·4·3算術編碼155
5·5變換編碼158
習題與思考題162
第6章數字圖像處理實例分析163
6·1紅外圖像識別技術163
6·1·1飛機紅外圖像分割163
6·1·2飛機紅外圖像特征提取166
6·1·3飛機紅外圖像識別169
6·2可視密碼共享技術171
6·2·1拉格朗日插值算法172
6·2·2實現可視密碼共享的步驟173
6·2·3（3，4）門限的可視密碼共享
實例分析174
6·3數字圖像置亂技術研究176
6·3·1圖像置亂原理177
6·3·2Arnold變換及應用178
6·3·3Arnold反變換及圖像恢復180
6·4印刷電路板缺陷檢測技術182
6·4·1印刷電路板主要缺陷及檢測方法183
6·4·2印刷電路板圖像的預處理183
6·4·3印刷電路板圖像的配準184
6·4·4印刷電路板缺陷的識別與
缺陷類型的判斷186
6·5圖像拼接技術研究189
6·5·1圖像拼接流程189
6·5·2SIFT描述子的提取191
6·5·3SIFT特征向量的配準202
6·5·4圖像融合206
習題與思考題210
第7章數字圖像處理軟件設計212
7·1圖形用戶界面設計212
7·1·1控件對象的創建及其類型212
7·1·2控件對象的屬性217
7·2菜單及快捷鍵的設計219
7·2·1菜單的設計219
7·2·2工具欄快捷鍵的添加222
7·3軟件設計技術分析224
7·3·1軟件設計實現224
7·3·2編譯為·exe文件231
習題與思考題232
第8章數字圖像處理實驗233
8·1數字圖像處理基本操作233
8·2圖像增強技術實驗237
8·3圖像變換實驗241
8·4圖像分割實驗244
8·5圖像壓縮編碼實驗248
8·6圖像特征提取實驗251
附錄MATLAB圖像處理工具箱函數255
參考文獻261
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