《普通高等教育“十二五”規劃教材·電子信息類精品教材：圖像處理基礎教程》主要介紹對圖像進行加工以改善其質量，并從中獲取更多信息的一些基礎概念、基本原理、典型方法、實用技術和應用成果。
《普通高等教育“十二五”規劃教材·電子信息類精品教材：圖像處理基礎教程》主要內容分為10章。第1章是對圖像技術基礎和對全書的概括介紹，第2章介紹圖像采集的模型以及坐標變換，第3章介紹圖像空域增強技術，第4章介紹一些典型和常用的圖像變換，第5章介紹圖像頻域增強技術，第6章介紹多類圖像恢復技術，第7章介紹基本的圖像編碼技術，第8章介紹各種圖像分割技術，第9章介紹目標表達和描述技術，第10章介紹特性分析和特征測量。附錄A對圖像國際標準進行了概括介紹。書中提供了大量例題和練習題，并對部分練習題提供了解答。書末除給出了相關的參考文獻外還列出了主題名詞索引。
《普通高等教育“十二五”規劃教材·電子信息類精品教材：圖像處理基礎教程》可作為信號與信息處理、通信與信息系統、電子與通信工程、模式識別與智能系統、計算機視覺等學科的本科和研究生專業基礎課教材，也可供信息與通信工程、電子科學與技術、計算機科學與技術、測控技術與儀器、機器人自動化、生物醫學工程、光學、電子醫療設備研制、遙感、測繪和軍事偵察等領域的師生和科技工作者參考。
本書是一部介紹圖像處理和分析的基本原理、典型方法和實用技術的專門教材，希望為高等工科院校相關專業的本科或研究生開設第一門圖像課程服務。
圖像技術領域涉及范圍很廣，整個學科可統稱為圖像工程。圖像工程所研究和應用的圖像技術可劃分到由低到高的三個層次中：圖像處理、圖像分析和圖像理解。作為教材，尤其是為開設第一門圖像課程服務，還需要在開始介紹一些圖像基礎內容。
本書共10章。它們所處的層次和相互的聯系及學習的順序如下圖所示。
先將各章內容概括如下。
第1章是對圖像處理的概括介紹以及從圖像技術到圖像工程學科的發展概述；對圖像采集設備和圖像打印中的半調和抖動輸出技術也進行了介紹；還概括了本書的范圍、主要內容及各章要點。
第2章介紹一些有關圖像采集的基礎知識，包括幾何和亮度成像模型；討論了數字圖像的空間和幅度分辨率以及它們對視覺質量等的影響；介紹了像素的鄰域，像素間的鄰接、連接和連通，以及距離等概念；還介紹了坐標變換和形態變換的方式和方法。
第3章介紹圖像空域增強技術，包括：直接利用像素灰度映射進行灰度變換的方法，利用圖像間算術運算和邏輯運算的方法，利用圖像直方圖的統計信息對直方圖進行變換修正的方法，以及一些典型的線性濾波技術和非線性濾波技術。
第4章介紹基本的圖像變換，包括傅里葉變換、沃爾什變換和哈達瑪變換，以及近年在圖像編碼中得到廣泛使用的離散余弦變換；最后討論了比較有特色的哈爾變換和在紋理圖像分析中有優異性能的蓋伯變換。
第5章介紹圖像頻域增強的技術，首先分析了頻域增強的原理，并列出增強所涉及的各個步驟；然后依次介紹了低通濾波器，高通濾波器，帶通和帶阻濾波器，以及陷波濾波器和同態濾波器。
第6章介紹圖像恢復技術，包括對幾何失真的校正技術，將不同濾波器結合使用的方法，無約束恢復技術——逆濾波和有約束恢復技術——維納濾波；最后對近年得到較多重視和應用的圖像恢復新技術——圖像修補給予了較全面的介紹。
第7章介紹圖像編碼技術，討論了3種數據冗余形式，并給出了幾種評判圖像編解碼質量的方法；介紹了典型的哈夫曼編碼、算術編碼，位平面分解等編碼方法；最后對國際圖像壓縮標準中應用最廣泛的預測編碼和變換編碼技術進行了詳細討論。
第8章介紹圖像分割技術，先結合圖像分割的定義給出了一種有特色和通用的分割技術分類方法，將所有分割技術分成四大類（并行邊界類、串行邊界類、并行區域類和串行區域類），然后介紹了各類中一些近年得到較廣泛應用的典型算法。
第9章介紹對分割后所提取出目標的表達和描述方法，結合對目標分割所采用的策略，介紹了兩種表達方法：基于目標邊界像素和目標區域像素的方法；也介紹了兩種描述方法：基于邊界的和基于區域的描述方法。
第10章介紹各種圖像特征提取和測量技術，涉及到典型的顏色特征、紋理特征、形狀特征和運動特征；最后介紹了影響特征測量精度的一些主要因素以及測量誤差分析方面的一些內容。
另外，附錄A介紹了各種圖像國際標準的情況和所采用的技術，有些也涉及到圖像理解的層次。
本書從選材上主要覆蓋了狹義圖像處理的主要內容和狹義圖像分析的基礎內容。本書基本針對信息類專業，能自成體系，同時也兼顧了一些不同專業背景學習者和自學讀者學習的需要。讀者既能據此解決實際應用中的一些具體問題，也能為進一步學習和研究高層技術打下基礎。
本書從編寫上比較注重實用性。考慮到近年許多專業領域都涉及到了圖像技術，但并非專門研究圖像技術，所以本書沒有過多強調理論體系，盡量減少了公式推導，著重介紹了常用的方法。本書有較多的例題，通過直觀的解釋來幫助讀者理解抽象的概念。書末給出了術語索引（文中標為黑體），對每個術語均在索引中給出了對應的英文，方便讀者對本書的查閱，也方便讀者聯網搜索相關資料。
本書從結構上看，共有10章正文，1個附錄以及部分練習題解答、參考文獻和索引。在這14個一級標題下共有71個二級標題（節），再之下還有158個三級標題（小節）。全書共有文字（也包括圖片、繪圖、表格、公式等）約50萬字，共有編了號的圖292個、表格31個、公式572個。為便于教學和理解，本書共給出各類例題103個，練習題120個，并對其中的20個練習題提供了參考答案。另外書末列出了直接相關的約100篇參考文獻的目錄和用于索引的600多個術語（中英文）。
本書從教學內容上可分為基本內容和選學內容（在對應節號上加了星號）。如果只使用基本內容，應可作為一門32學時基本課程的教材；如果包括選學內容，應可作為一門48學時擴充課程的教材。兩種情況下對各章建議的學時數如下表所示：
本書從先修課程知識要求看一般考慮3個方面：①數學：包括線性代數和矩陣理論，以及有關統計學、概率論和隨機建模的基礎知識。②計算機科學：包括對計算機軟件技術的掌握，對計算機結構體系的理解，以及對計算機編程方法的應用。③電子學：一方面電子設備的特性原理；另一方面電路設計等內容。另外，學習本書最好在學習完有關信號處理的課程后進行。
感謝出版社編輯的精心組稿，認真審閱和細心修改。
最后，作者感謝妻子何蕓、女兒章荷銘以及父母家人在各方面的理解和支持。
章毓晉
2012年暑假于清華大學
通信：北京清華大學電子工程系（100084）
辦公：清華大學，羅姆樓，6層305室
第1章 緒論
1.1 圖像基礎
1.1.1 圖像表示和顯示
1.1.2 空間分辨率和幅度分辨率
1.2 圖像工程
1.2.1 圖像技術和圖像工程
1.2.2 圖像工程的3個層次
1.2.3 圖像工程相關學科和領域
1.2.4 圖像工程的技術應用
1.2.5 圖像工程文獻統計分類
1.3 圖像采集設備
1.3.1 采集設備性能指標
1.3.2 固態采集器件
1.4 圖像半調和抖動輸出
1.4.1 半調輸出
1.4.2 抖動輸出
1.5 圖像存儲
1.5.1 圖像存儲器
1.5.2 圖像文件格式
1.6 關于本書
1.6.1 整體框架和各章概述
1.6.2 編寫特點
1.6.3 先修基礎
練習題
第2章 圖像采集
2.1 成像和變換
2.2 幾何成像模型
2.2.1 投影成像幾何
2.2.2 基本幾何成像模型
2.2.3 一般幾何成像模型
2.2.4 通用幾何成像模型
2.3 亮度成像模型
2.3.1 光度學
2.3.2 圖像亮度成像模型
2.4 圖像分辨率與質量
2.4.1 空間分辨率的影響
2.4.2 灰度分辨率的影響
2.4.3 空間和灰度分辨率的影響
2.5 像素間聯系
2.5.1 像素鄰域
2.5.2 像素間距離
2.6 圖像坐標變換
2.6.1 基本坐標變換
2.6.2 坐標變換擴展
2.7 圖像仿射變換
2.7.1 一般仿射變換
2.7.2 特殊仿射變換
2.7.3 變換間的聯系
練習題
第3章 圖像空域增強
3.1 增強技術分類
3.2 灰度映射
3.2.1 灰度映射原理
3.2.2 灰度映射示例
3.3 圖像間運算
3.3.1 算術運算
3.3.2 邏輯運算
3.4 直方圖修正
3.4.1 直方圖和累積直方圖
3.4.2 直方圖均衡化
3.4.3 直方圖規定化
3.5 空域濾波
3.5.1 原理和分類
3.5.2 線性平滑濾波器
3.5.3 線性銳化濾波器
3.5.4 非線性平滑濾波器
3.5.5 非線性銳化濾波器
練習題
第4章 圖像變換
4.1 變換特性
4.1.1 變換核
4.1.2 可分離性
4.1.3 對稱性
4.1.4 正交性
4.2 傅里葉變換
4.2.1 2-D傅里葉變換
4.2.2 傅里葉變換定理
4.3 沃爾什變換和哈達瑪變換
4.3.1 沃爾什變換
4.3.2 哈達瑪變換
4.3.3 兩種變換的聯系
4.4 離散余弦變換
4.4.1 變換定義
4.4.2 變換計算
4.5 哈爾變換
4.6 蓋伯變換
4.6.1 窗函數
4.6.2 短時傅里葉變換
4.6.3 連續蓋伯變換
4.6.4 離散蓋伯表達
練習題
第5章 圖像頻域增強
5.1 頻域增強原理
5.2 低通濾波器
5.2.1 理想低通濾波器
5.2.2 實用低通濾波器
5.3 高通濾波器
5.3.1 基本高通濾波器
5.3.2 特殊高通濾波器
5.4 帶通和帶阻濾波器
5.4.1 帶通濾波器
5.4.2 帶阻濾波器
5.4.3 帶通和帶阻濾波器的聯系
5.5 陷波濾波器
5.6 同態濾波器
5.7 空域技術與頻域技術
練習題
第6章 圖像恢復
6.1 圖像退化
6.1.1 圖像退化示例
6.1.2 基本退化模型
6.1.3 退化和恢復
6.2 幾何失真校正
6.2.1 空間變換
6.2.2 灰度插值
6.3 噪聲濾波器
6.3.1 噪聲及來源
6.3.2 噪聲概率密度函數
6.3.3 均值濾波器
6.3.4 排序統計濾波器
6.4 組合濾波器
6.4.1 混合濾波器
6.4.2 選擇性濾波器
6.5 逆濾波
6.5.1 逆濾波原理
6.5.2 消除勻速直線運動模糊
6.6 維納濾波
6.7 圖像修補
6.7.1 圖像修補原理
6.7.2 全變分模型修復
6.7.3 混合模型修復
6.7.4 基于樣本的補全
6.7.5 結合稀疏表達的補全
練習題
第7章 圖像編碼
7.1 圖像壓縮原理
7.2 數據冗余
7.2.1 像素相關冗余
7.2.2 編碼冗余
7.2.3 心理視覺冗余
7.2.4 編解碼器模型
7.3 編碼定理
7.3.1 信息和信源描述
7.3.2 無失真編碼定理
7.4 圖像保真度
7.4.1 客觀保真度準則
7.4.2 主觀保真度準則
7.5 變長編碼
7.5.1 哈夫曼編碼
7.5.2 算術編碼
7.5.3 香農-法諾編碼
7.6 位平面編碼
7.6.1 位面分解
7.6.2 位面編碼
7.7 預測編碼
7.7.1 無損預測編碼
7.7.2 有損預測編碼
7.8 變換編碼
7.8.1 基于DCT的變換編碼
7.8.2 子圖像尺寸選擇
7.8.3 變換選擇
7.8.4 比特分配
練習題
第8章 圖像分割
8.1 定義和技術分類
8.1.1 圖像分割定義
8.1.2 圖像分割技術分類
8.2 并行邊界技術
8.2.1 邊緣及檢測原理
8.2.2 一階導數算子
8.2.3 二階導數算子
8.2.4 邊界閉合
8.3 串行邊界技術
8.3.1 圖搜索
8.3.2 動態規劃
8.4 并行區域技術
8.4.1 原理和分類
8.4.2 全局閾值的選取
8.4.3 局部閾值的選取
8.4.4 動態閾值的選取
8.5 串行區域技術
8.5.1 區域生長
8.5.2 分裂合并
8.6 SUSAN檢測算子
8.6.1 USAN原理
8.6.2 SUSAN算子邊緣檢測
8.7 主動輪廓模型
8.7.1 主動輪廓
8.7.2 能量函數
8.8 過渡區分割法
8.8.1 有效平均梯度
8.8.2 過渡區邊界
8.8.3 利用過渡區取閾值
練習題
第9章 目標表達和描述
9.1 表達與描述
9.2 目標標記
9.2.1 像素標記
9.2.2 游程連通性分析
9.3 基于邊界的表達
9.3.1 邊界表達分類
9.3.2 鏈碼
9.3.3 邊界段和凸包
9.3.4 邊界標記
9.3.5 多邊形
9.3.6 地標點
9.4 基于區域的表達
9.4.1 區域表達分類
9.4.2 空間占有數組
9.4.3 四叉樹
9.4.4 金字塔
9.4.5 圍繞區域
9.4.6 骨架
9.5 基于邊界的描述
9.5.1 簡單邊界描述符
9.5.2 形狀數
9.5.3 邊界矩
9.6 基于區域的描述
9.6.1 簡單區域描述符
9.6.2 拓撲描述符
9.6.3 區域不變矩
練習題
第10章 特征提取和測量
……
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