本書是我社暢銷教材《數(shù)字圖像處理及MATLAB實(shí)現(xiàn)（第二版）》配套的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。在章節(jié)安排上與該教材相一致，各章內(nèi)容主要有知識結(jié)構(gòu)、知識要點(diǎn)、習(xí)題解答和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中給出了實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法及程序、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析以及思考題。
數(shù)字圖像處理又稱計(jì)算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程，是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、信息論、光學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、物理學(xué)、心理學(xué)和生理學(xué)等學(xué)科為一體的綜合性邊緣學(xué)科。早在20世紀(jì)20年代，圖像處理就已應(yīng)用于改善倫敦和紐約之間海底電纜發(fā)送的圖片質(zhì)量，但直到50年代，數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展到一定水平后，數(shù)字圖像處理才真正引起人們的興趣。此后，數(shù)字圖像處理的理論和方法進(jìn)一步完善，逐步形成了一門新興的學(xué)科，應(yīng)用范圍更加廣泛。近年來，隨著計(jì)算機(jī)和其他相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理已從一個(gè)專門的研究領(lǐng)域變成了科學(xué)研究和人機(jī)界面中的一種普遍應(yīng)用的工具。
為配合教師教學(xué)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，本書按照電子工業(yè)出版社出版的《數(shù)字圖像處理及MATLAB實(shí)現(xiàn)（第2版）》教材的內(nèi)容，從基本理論和基本方法出發(fā)，深入淺出、理論聯(lián)系實(shí)際，注重學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。本書對教材的各個(gè)章節(jié)的知識要點(diǎn)進(jìn)行了概括，對教材中的習(xí)題和思考題給出了參考解答，供學(xué)生練習(xí)使用。對各章的要點(diǎn)內(nèi)容給出了實(shí)驗(yàn)練習(xí)題和對應(yīng)的MATLAB程序，以幫助學(xué)生進(jìn)行圖像處理算法的實(shí)踐鍛煉。書中還列出了相關(guān)的思考題，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果做詳細(xì)分析，以便學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容能更深入地理解。
本書第1章由楊杰編寫，第2、11章由王昱編寫，第3～4章由李慶編寫，第5～6章由鄭林編寫，第7、12章由許建霞編寫，第8～10章由黃朝兵編寫。全書由楊杰統(tǒng)稿，李慶和黃朝兵對部分章節(jié)程序進(jìn)行了整理。另外，李俊鶴、韓亞榮、張瑜、孫瑩瑩、陳奕蕾等參加了部分文字的輸入、程序調(diào)試、插圖和校對工作。在編寫本書過程中參考了大量的圖像處理文獻(xiàn)，作者對這些文獻(xiàn)的作者表示真誠的感謝。本書的編寫得到了武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院的大力支持，作者在此表示衷心感謝。
由于作者水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇請讀者批評指正。
編者
楊杰，武漢理工大學(xué)教授，主講本科生數(shù)字圖像處理，模式識別，專業(yè)導(dǎo)論等課程；主講碩士研究生模式識別，數(shù)字圖像處理與分析，信息隱藏技術(shù)課程；主講博士生信息傳輸理論及計(jì)算機(jī)視覺課程。
近幾年先后承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，湖北省科技攻關(guān)項(xiàng)目，海南科技廳項(xiàng)目，武漢市科技攻關(guān)項(xiàng)目，國家留學(xué)基金項(xiàng)目，交通部重點(diǎn)項(xiàng)目和企業(yè)合作項(xiàng)目30余項(xiàng)；在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，被SCI和EI收錄論文40余篇，出版教材3部。獲武漢理工大學(xué)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文獎(jiǎng)，優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)。
第1 章 概述 1
1．1 知識結(jié)構(gòu) ． 1
1．2 知識要點(diǎn) ． 1
1．3 習(xí)題解答 ． 2
1．4 MATLAB 與數(shù)字圖像處理 3
1．4．1 MATLAB 簡介 ． 3
1．4．2 數(shù)字圖像的表示和類別 4
1．4．3 數(shù)據(jù)類和圖像類型間的轉(zhuǎn)化 5
1．4．4 MATLAB7．0 圖像處理工具箱 6
1．4．5 與圖像處理相關(guān)的MATLAB 函數(shù)的使用 6
第2 章 數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ) ． 24
2．1 知識結(jié)構(gòu) ． 24
2．2 知識要點(diǎn) ． 24
2．3 習(xí)題解答 ． 27
2．4 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 28
2．4．1 像素的4 連通和8 連通 28
2．4．2 圖像采樣 29
2．4．3 圖像類型 31
第3 章 圖像基本運(yùn)算 33
3．1 知識結(jié)構(gòu) ． 33
3．2 知識要點(diǎn) ． 33
3．3 補(bǔ)充內(nèi)容 ． 37
3．4 習(xí)題解答 ． 38
3．5 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 40
3．5．1 圖像的點(diǎn)運(yùn)算 40
3．5．2 圖像的代數(shù)運(yùn)算 42
3．5．3 圖像的縮放 45
3．5．4 圖像的旋轉(zhuǎn) 46
數(shù)字圖像處理及MATLAB 實(shí)現(xiàn)――學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)（第2 版）
VI
第4 章 圖像變換 ． 48
4．1 知識結(jié)構(gòu) ． 48
4．2 知識要點(diǎn) ． 48
4．3 補(bǔ)充內(nèi)容 ． 52
4．4 習(xí)題解答 ． 56
4．5 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 59
4．5．1 圖像的傅里葉變換一（平移性質(zhì)） 59
4．5．2 圖像的傅里葉變換二（旋轉(zhuǎn)性質(zhì)） 62
4．5．3 圖像的離散余弦變換一 64
4．5．4 圖像的離散余弦變換二 65
4．5．5 圖像的哈達(dá)瑪變換 67
第5 章 圖像增強(qiáng) ． 70
5．1 知識結(jié)構(gòu) ． 70
5．2 知識要點(diǎn) ． 70
5．3 補(bǔ)充內(nèi)容 ． 71
5．3．1 基于模糊邏輯和直方圖增強(qiáng)算法 71
5．3．2 基于模糊邏輯的自適應(yīng)增強(qiáng) 74
5．4 習(xí)題解答 ． 78
5．5 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 82
5．5．1 基于冪次變換的圖像增強(qiáng) 82
5．5．2 直方圖規(guī)定化處理 83
5．5．3 灰度圖像常用平滑、銳化濾波 85
第6 章 圖像復(fù)原 ． 88
6．1 知識結(jié)構(gòu) ． 88
6．2 知識要點(diǎn) ． 88
6．3 習(xí)題解答 ． 90
6．4 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 92
6．4．1 根據(jù)運(yùn)動模型生成運(yùn)動模糊圖像 92
6．4．2 采用順序統(tǒng)計(jì)濾波器對圖像進(jìn)行濾波 95
6．4．3 對已知噪聲頻率的含噪圖像進(jìn)行頻域陷波濾波 96
VI I
第7 章 圖像壓縮編碼 99
7．1 知識結(jié)構(gòu) ． 99
7．2 知識要點(diǎn) ． 99
7．3 習(xí)題解答 ． 101
7．4 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 106
7．4．1 哈夫曼編碼 106
7．4．2 算術(shù)編碼 108
第8 章 圖像分割 111
8．1 知識結(jié)構(gòu) ． 111
8．2 知識要點(diǎn) ． 111
8．3 補(bǔ)充內(nèi)容 ． 114
8．3．1 Canny 算子 ． 114
8．3．2 閾值分割的其他方法 116
8．3．3 分割算法評價(jià)及分類 117
8．4 習(xí)題解答 ． 117
8．5 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 123
8．5．1 用MATLAB 生成LOG 算子的圖像 123
8．5．2 用分水嶺算法分割圖像 124
8．5．3 用區(qū)域生長法分割圖像 126
8．5．4 用區(qū)域分裂合并法分割圖像 128
第9 章 彩色基礎(chǔ) 131
9．1 知識結(jié)構(gòu) ． 131
9．2 知識要點(diǎn) ． 131
9．3 補(bǔ)充內(nèi)容 ． 133
9．3．1 顏色科學(xué)發(fā)展簡史 133
9．3．2 顏色的特性 134
9．3．3 顏色模型的分類 135
9．3．4 常用的顏色模型 135
9．3．5 色彩平衡 137
9．4 習(xí)題解答 ． 141
9．5 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 146
9．5．1 灰度級到彩色轉(zhuǎn)換 146
數(shù)字圖像處理及MATLAB 實(shí)現(xiàn)――學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)（第2 版）
VII I
9．5．2 彩色圖像的兩種平滑濾波 148
9．5．3 彩色圖像的兩種銳化濾波 150
9．5．4 彩色圖像的邊緣檢測 152
第10 章 圖像表示與描述 ． 154
10．1 知識結(jié)構(gòu) ． 154
10．2 知識要點(diǎn) ． 154
10．3 補(bǔ)充內(nèi)容 ． 156
10．3．1 顏色累加直方圖 156
10．3．2 顏色主色特征 157
10．3．3 顏色―空間描述 157
10．3．4 灰度―梯度共生矩陣紋理描述 158
10．3．5 紋理譜 159
10．4 習(xí)題解答 ． 160
10．5 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 163
10．5．1 彩色圖像顏色值的3 個(gè)中心矩計(jì)算 163
10．5．2 紋理的統(tǒng)計(jì)特征計(jì)算 165
10．5．3 圖像邊界的傅里葉描述子 167
10．5．4 圖像區(qū)域基本特征計(jì)算 169
第11 章 小波變換 ． 172
11．1 知識結(jié)構(gòu) ． 172
11．2 知識要點(diǎn) ． 172
11．3 補(bǔ)充內(nèi)容 ． 173
11．4 習(xí)題解答 ． 178
11．5 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) ． 181
11．5．1 圖像壓縮 181
11．5．2 圖像濾噪 183
11．5．3 圖像增強(qiáng) 185
第12 章 圖像通信 ． 187
12．1 知識結(jié)構(gòu) ． 187
12．2 知識要點(diǎn) ． 187
12．3 習(xí)題解答 ． 188
參考文獻(xiàn) 191
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