目前數(shù)字圖像處理科學(xué)已成為工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至社會(huì)科學(xué)等各學(xué)科學(xué)習(xí)和研究的對(duì)象。隨著信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出及Internet的廣泛應(yīng)用，圖像處理技術(shù)的需求與日俱增。其中，圖像信息以其信息量大、傳輸速度快、作用距離遠(yuǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)使其成為人類獲取信息的重要來(lái)源及利用信息的重要手段。因此，圖像處理科學(xué)與技術(shù)逐步向其他學(xué)科領(lǐng)域滲透并為其他學(xué)科所利用是必然的。圖像處理科學(xué)又是一門與國(guó)計(jì)民生緊密相連的應(yīng)用科學(xué)，它已給人類帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，不久的將來(lái)它不僅在理論上會(huì)有更深入的發(fā)展，在應(yīng)用上亦是科學(xué)研究、社會(huì)生產(chǎn)乃至人類生活中不可缺少的強(qiáng)有力工具。它的發(fā)展及應(yīng)用與我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)聯(lián)系之密切、影響之深遠(yuǎn)是不可估量的。在信息社會(huì)中，圖像處理科學(xué)無(wú)論是在理論上還是實(shí)踐上都存在著巨大的潛力。
　　多年來(lái)，隨處可見關(guān)于數(shù)字圖像處理與人工智能的書籍，但是卻鮮見關(guān)于數(shù)字圖像處理與自然計(jì)算的書籍。自然計(jì)算是指以自然界，特別是以生物體的功能、特點(diǎn)和作用機(jī)理為基礎(chǔ)，研究其中所蘊(yùn)含的、豐富的信息處理機(jī)制，抽取相應(yīng)的計(jì)算模型，通常是一類具有自組織、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)能力的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法，能夠解決傳統(tǒng)計(jì)算方法難以解決的、包括數(shù)字圖像處理在內(nèi)的各種復(fù)雜問(wèn)題。自然計(jì)算包含進(jìn)化計(jì)算、神經(jīng)計(jì)算、生物分子計(jì)算、免疫計(jì)算、內(nèi)分泌計(jì)算、生態(tài)計(jì)算、量子計(jì)算和復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)（如社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、蟻群系統(tǒng)、蜂群系統(tǒng)、物理系統(tǒng)、化學(xué)系統(tǒng)）等。本書正是為了滿足讀者系統(tǒng)了解自然計(jì)算及其在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用這一需求而編寫的，該書的出版對(duì)提高我國(guó)自然計(jì)算和數(shù)字圖像處理的研究及應(yīng)用水平具有重要的參考價(jià)值。
　　目前，許多學(xué)校正在對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，自動(dòng)化、電子信息、測(cè)控技術(shù)與儀表、電氣工程、系統(tǒng)工程、機(jī)電工程等專業(yè)迫切需要較多與數(shù)字圖像處理相關(guān)的知識(shí)。由于這些專業(yè)的學(xué)生在本科階段已較為扎實(shí)地掌握了數(shù)字圖像處理的知識(shí)，在研究生階段的著力點(diǎn)已轉(zhuǎn)入自然計(jì)算理論與技術(shù)的綜合應(yīng)用。如何將自然計(jì)算理論與技術(shù)綜合應(yīng)用于解決數(shù)字圖像處理問(wèn)題，是本書著力研討的方向。
　　作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，“數(shù)字圖像處理”以人工智能和信號(hào)處理課程為先修課。本書是為電氣信息類相關(guān)專業(yè)編寫的。本書編寫的指導(dǎo)思想是：既要學(xué)時(shí)少，又要讓學(xué)生對(duì)自然計(jì)算、數(shù)字圖像處理及自然計(jì)算在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用建立較全面的印象；同時(shí)還應(yīng)該使學(xué)生學(xué)有所用，并為今后的發(fā)展打下基礎(chǔ)。編者力求使本書避免與先修課程內(nèi)容的重復(fù)，對(duì)本書必不可少的相關(guān)知識(shí)只做簡(jiǎn)單介紹。
　　全書分為兩篇，上篇為基礎(chǔ)理論篇，下篇為綜合應(yīng)用篇。上篇共分9章，包括自然計(jì)算，數(shù)字圖像處理概論，圖像增強(qiáng)、平滑與銳化，圖像分割與邊緣檢測(cè)，圖像復(fù)原，圖像特征與理解，圖像空間變換，圖像頻域變換，形態(tài)學(xué)圖像處理；下篇共分4章，包括聚類算法在圖像分割中的應(yīng)用，遺傳算法在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)中的應(yīng)用，基于小波變換的數(shù)字水印的實(shí)現(xiàn)，移動(dòng)機(jī)器人地圖創(chuàng)建與路徑規(guī)劃。
　　編者從事電氣信息類教學(xué)與科研10多年，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和可供參考的科研成果，這對(duì)本書的成功編寫無(wú)疑起到關(guān)鍵作用。本書敘述明了、層次分明、通俗易懂。從基本概念出發(fā)，本書既突出實(shí)用性又不失理論性，力求做到理論分析計(jì)算與應(yīng)用技術(shù)并重。為方便讀者理解、消化書中知識(shí)，本書每章章末都對(duì)該章內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)并給出習(xí)題。本教材配有多媒體課件，可供讀者在教學(xué)和學(xué)習(xí)時(shí)使用。
　　本書可作為高等院校自動(dòng)化、電子信息、測(cè)控技術(shù)與儀表、電氣工程、系統(tǒng)工程、機(jī)電工程等專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員的自學(xué)參考書。全書由湖南大學(xué)譚建豪教授統(tǒng)稿，湖南大學(xué)章兢教授、中南大學(xué)王孟君教授、中南大學(xué)陳一平副教授、湖南省科技廳胡章謀副處長(zhǎng)參與了本書的編寫。
　　在編寫過(guò)程中，得到了魯蓉蓉老師的鼎力支持，研究生王貴山、李曉光、郭芙、趙削劍、宋彩霞、王燕燕、何志的大力幫助，在此表示衷心的感謝。由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者指正。