《國外電子與通信教材系列：數(shù)字圖像處理》是數(shù)字圖像處理理論與實(shí)踐相結(jié)合的成功之作，強(qiáng)調(diào)如何應(yīng)用理論知識解決工業(yè)和科學(xué)研究中常見的實(shí)際問題。《數(shù)字圖像處理》著重闡述了數(shù)字圖像處理的基本概念和實(shí)用技術(shù)，使讀者能夠使用這些技術(shù)解決數(shù)字圖像處理過程中所遇到的各種問題。全書共22章，第1章至第5章講述數(shù)字化圖像及其顯示，圖像處理軟件；第6章至第8章講授點(diǎn)、代數(shù)和幾何運(yùn)算；第9章至第15章講授線性系統(tǒng)理論、傅里葉變換、離散圖像變換和小波變換；第16章至第20章講授圖像復(fù)原、圖像壓縮及模式識別；第21章至第22章講授彩色、多光譜圖像處理以及三維圖像處理。
《國外電子與通信教材系列：數(shù)字圖像處理》可供大學(xué)本科生和研究生作為教材或參考書，也可作為從事數(shù)字圖像處理研究和開發(fā)的技術(shù)人員的參考書。
Kenneth R.Castleman，于1967年和1970年在Texas大學(xué)Austin分校獲電子工程碩士和生物醫(yī)學(xué)工程博士學(xué)位，早年曾在CalTech任教和從事研究工作，講授“數(shù)字圖像處理”課程。其后的幾十年里，曾在USC、UCLA、NASA／JPL等著名學(xué)校或重要機(jī)構(gòu)任職，1991年至今任Perceptive Scientific Instruments（PSI）公司主管R&D的副總裁，從事醫(yī)學(xué)圖像研究和應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)。
第一部分
第1章 圖像及其數(shù)字處理
1.1 引言
1.2 數(shù)字圖像處理概述
1.3 哲學(xué)觀點(diǎn)
1.4 數(shù)字圖像處理的實(shí)踐
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
第2章 圖像數(shù)字化
2.1 概述
2.2 圖像數(shù)字化器的性能
2.3 圖像數(shù)字化器的類型
2.4 圖像數(shù)字化器的組成元件
2.5 電子成像管攝像機(jī)
2.6 固態(tài)攝像機(jī)
2.7 膠片掃描
2.8 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第3章 數(shù)字圖像顯示
3.1 引言
3.2 顯示特性
3.3 暫時(shí)顯示
3.4 永久顯示
3.5 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第4章 圖形處理軟件
4.1 引言
4.2 圖像處理系統(tǒng)
4.3 用戶界面
4.4 軟件開發(fā)過程
4.5 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第5章 灰度直方圖
5.1 引言
5.2 直方圖的用途
5.3 直方圖與圖像的關(guān)系
5.4 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第6章 點(diǎn)運(yùn)算
6.1 引言
6.2 點(diǎn)運(yùn)算和直方圖
6.3 點(diǎn)運(yùn)算的應(yīng)用
6.4 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
第7章 代數(shù)運(yùn)算
7.1 引言
7.2 代數(shù)運(yùn)算和直方圖
7.3 代數(shù)運(yùn)算的應(yīng)用
7.4 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
第8章 幾何運(yùn)算
8.1 引言
8.2 灰度級插值
8.3 空間變換
8.4 幾何運(yùn)算的應(yīng)用
8.5 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第二部分
第9章 線性系統(tǒng)理論
9.1 引言
9.2 調(diào)諧信號與復(fù)信號分析
9.3 卷積
9.4 若干有用的函數(shù)
9.5 卷積濾波
9.6 結(jié)論
9.7 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第10章 傅里葉變換
10.1 引言
10.2 傅里葉變換的性質(zhì)
10.3 線性系統(tǒng)和傅里葉變換
10.4 二維傅里葉變換
10.5 相關(guān)和能量譜
10.6 傅里葉變換性質(zhì)總結(jié)
10.7 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第11章 濾波器設(shè)計(jì)
11.1 引言
11.2 低通濾波器
11.3 帶通和帶阻濾波器
11.4 高頻增強(qiáng)濾波器
11.5 最優(yōu)線性濾波器設(shè)計(jì)
11.6 排序統(tǒng)計(jì)濾波器
11.7 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第12章 采樣數(shù)據(jù)的處理
12.1 引言
12.2 采樣和插值
12.3 頻譜計(jì)算
12.4 混疊
12.5 截取
12.6 數(shù)字處理
12.7 混疊誤差的控制
12.8 線性濾波的數(shù)字實(shí)現(xiàn)
12.9 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第13章 離散圖像變換
13.1 引言
13.2 線性變換
13.3 基函數(shù)和基圖像
13.4 正弦型變換
13.5 方波型變換
13.6 基于特征向量的變換
13.7 變換域?yàn)V波
13.8 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第14章 小波變換
14.1 引言
14.2 連續(xù)小波變換
14.3 小波級數(shù)展開
14.4 離散小波變換
14.5 小波的選取
14.6 應(yīng)用
14.7 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第15章 光學(xué)和系統(tǒng)分析
15.1 引言
15.2 光學(xué)和成像系統(tǒng)
15.3 由衍射效應(yīng)限制的光學(xué)系統(tǒng)
15.4 成像系統(tǒng)的像差
15.5 成像系統(tǒng)的分辨率
15.6 整個(gè)系統(tǒng)的分析
15.7 例子
15.8 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第三部分
第16章 圖像復(fù)原
16.1 引言
16.2 經(jīng)典復(fù)原濾波器
16.3 線性代數(shù)復(fù)原
16.4 限制較少的復(fù)原
16.5 超分辨率
16.6 系統(tǒng)辨識
16.7 噪聲模型
16.8 實(shí)現(xiàn)方法
16.9 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第17章 圖像壓縮
17.1 引言
17.2 無損壓縮技術(shù)
17.3 圖像有損編碼
17.4 圖像的變換編碼
17.5 圖像壓縮的標(biāo)準(zhǔn)
17.6 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第18章 模式識別：圖像分割
18.1 引言
18.2 圖像分割處理
18.3 使用閾值進(jìn)行圖像分割
18.4 基于梯度的圖像分割方法
18.5 邊緣檢測和連接
18.6 區(qū)域增長
18.7 二值圖像處理
18.8 分割圖像的結(jié)構(gòu)化
18.9 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第19章 模式識別：物體測量
19.1 引言
19.2 尺寸測量
19.3 形狀分析
19.4 紋理分析
19.5 曲線和曲面擬合
19.6 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第20章 模式識別：分類與估計(jì)
20.1 引言
20.2 分類
20.3 特征選擇
20.4 統(tǒng)計(jì)分類方法
20.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
20.6 比例估計(jì)
20.7 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第21章 彩色和多光譜圖像處理
21.1 引言
21.2 多光譜圖像分析
21.3 彩色圖像處理
21.4 小結(jié)
習(xí)題
作業(yè)
參考文獻(xiàn)
第22章 三維圖像處理
22.1 引言
22.2 三維圖像
22.3 計(jì)算機(jī)軸向斷層掃描
22.4 立體投影術(shù)
22.5 體視圖像顯示
22.6 帶陰影的表面顯示
22.7 小結(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
附錄1 數(shù)字圖像處理詞匯表
附錄2 參考書目
附錄3 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
許多處理運(yùn)算背后的理論實(shí)際上是基于對連續(xù)函數(shù)進(jìn)行的分析，這種辦法確實(shí)能很好地解決問題。而另一些處理過程則更適于用對各個(gè)像素進(jìn)行邏輯運(yùn)算來構(gòu)思，這時(shí)離散的方法就更好些。經(jīng)常是兩種方法都能描述一個(gè)過程，我們必須選其一。在許多情況下，我們會發(fā)現(xiàn)，分別采用連續(xù)分析和離散技術(shù)的兩種方案，會導(dǎo)致相同的答案。但是沿著不同思路對問題的理解會大不相同。
由于數(shù)字圖像是以離散為基礎(chǔ)的，因此一味堅(jiān)持連續(xù)的觀點(diǎn)而忽略離散這個(gè)基本特性是危險(xiǎn)的。有時(shí)，當(dāng)以連續(xù)的方式考慮問題時(shí)，所處理的圖像會呈現(xiàn)出乎意料的、不正常性質(zhì)，比方說一個(gè)可見的奇怪圖像（如Moire條紋圖形）或一個(gè)特別沒道理的測量結(jié)果。當(dāng)處理結(jié)果和用連續(xù)函數(shù)分析的結(jié)果有顯著不同時(shí)，我們稱之為采樣效應(yīng)（sampling effect）。
由于圖像所對應(yīng)的景物中的物體及成像的設(shè)備用連續(xù)函數(shù)能更好地表示，因此將思路只局限于離散數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算同樣是不明智的。例如，在圖像復(fù)原中，可以使用數(shù)字方法（即離散方法）對源自連續(xù)（模擬）形式、以連續(xù)形式退化而且將以連續(xù)形式顯示和觀察的圖像進(jìn)行改善。如果將數(shù)字圖像方法只當(dāng)成是離散數(shù)學(xué)的運(yùn)用，那就忽略了圖像處理的主體。只有當(dāng)一幅圖像源于且終于數(shù)字形式時(shí)，使用離散方法才是合理的。
在大多數(shù)情況下，采用離散的技術(shù)來處理連續(xù)世界的圖像。圖像的原本狀態(tài)是連續(xù)的，處理的結(jié)果一般也要以連續(xù)的形式演繹。只是當(dāng)使用數(shù)字計(jì)算機(jī)作為工具來實(shí)現(xiàn)我們的算法時(shí)，圖像才臨時(shí)變成離散的形式。即使圖像是以數(shù)字形式提供出來的，我們也不能忽略它原本的連續(xù)性。
因此，“數(shù)字圖像處理”不是指“處理數(shù)字圖像”，而是指“圖像的數(shù)字處理”。這個(gè)區(qū)別盡管微妙，但卻是我們對這一學(xué)科所采取方法的基礎(chǔ)。
方法總結(jié)現(xiàn)將所采取的方法總結(jié)如下：首先，希望能夠刻畫對原本是連續(xù)形式的圖像施行數(shù)字化后所產(chǎn)生的影響。第二，我們尋求的是在由模擬到數(shù)字再由數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換過程中，能保證感興趣的內(nèi)容不丟失或不明顯損失的方法。第三，希望能夠預(yù)測采樣效應(yīng)，在它們發(fā)生時(shí)能夠識別，并能采取有效的步驟消除它們或?qū)⑵浣档偷娇梢匀萑痰牡夭健＿@樣就將連續(xù)和離散的處理過程集成為一個(gè)更通用的方法。第12章和第15章將討論如何建立和維持這種方法。
當(dāng)遵循上述方法時(shí)，所處理的數(shù)字圖像在本質(zhì)上等價(jià)于它所表示的連續(xù)圖像，這是因?yàn)椋海?）可以在任何時(shí)候采取適當(dāng)?shù)膱D像顯示或打印過程恢復(fù)成它原有的連續(xù)圖像；（2）可以采用數(shù)字的方法實(shí)現(xiàn)由原來等價(jià)的物理過程才能產(chǎn)生的效果。在上述條件下，可以在每一步而且在方便的時(shí)候自由選擇用連續(xù)還是離散的分析方法，因?yàn)樗鼈儗?dǎo)致同樣的結(jié)果。因此，最理想的情況是，能夠方便地和沒有混淆地以任一種觀點(diǎn)來看待數(shù)字圖像處理。
……
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