光电图像处理基础

本书配有课件及视频等教学资源，本书为“国家精品课程配套教材”，是教育部光电信息科学与工程教学指导分委员会规划教材。本书是编者在总结多年教学心得和科研成果的基础上编写的，主要介绍光电图像获取及图像处理的基础知识及方法，并对最常用的经典方法进行了系统介绍。全书共分为10章，内容结合实际应用，按照初学者学习和掌握光电图像处理流程的思路进行编排，包括图像处理的基本概念、数字图像获取、图像增强、图像傅里叶变换、图像平滑与锐化、图像分割、形态学处理、图像压缩、图像处理示例等多个方面。本书可作为高等院校光电信息科学与工程、电子科学与技术、测控技术与仪器、电子信息工程等专业的本科生或研究生的教材或参考书，也可作为从事相关研究的工程技术人员的参考用书。

前言
第1章绪论1
1.1什么是图像1
1.1.1图像的产生1
1.1.2人眼的视觉特性2
1.1.3图像的分类3
1.1.4图像的特点5
1.2光电图像处理系统5
1.2.1光电图像处理系统的组成5
1.2.2光源与图像传感器6
1.2.3成像模型8
1.3图像处理概述9
1.3.1图像处理的目的9
1.3.2图像处理的分类9
1.3.3图像处理的内容10
1.3.4图像处理的起源与发展11
1.3.5图像处理的应用11
习题12
第2章图像处理的基本概念13
2.1图像数字化13
2.2数字图像的描述15
2.3数字图像的文件结构16
2.4数字图像的灰度直方图16
2.4.1灰度直方图的定义16
2.4.2直方图的性质和作用17
2.5彩色图像17
2.5.1颜色的概念17
2.5.2颜色三要素18
2.5.3颜色的分类18
2.5.4彩色图像和灰度图像概述18
2.5.5颜色模型19
习题20
第3章数字图像获取21
3.1数字成像系统21
3.1.1数字照相系统21
3.1.2数字显微成像系统23
3.1.3数字望远成像系统23
3.1.4其他数字成像系统24
3.2照明系统26
3.2.1照明系统设计的基本原则26
3.2.2临界照明和柯勒照明26
3.2.3LED照明系统27
3.2.4结构照明系统27
3.3图像数据的处理与传输28
习题29
第4章图像增强30
4.1图像增强概述30
4.2灰度变换31
4.2.1线性变换31
4.2.2幂次变换31
4.2.3对数变换33
4.2.4分段变换33
4.2.5灰度切割35
4.3算术、逻辑操作36
4.4直方图处理37
4.4.1图像对比度37
4.4.2直方图37
4.4.3直方图均衡化39
习题42
第5章图像傅里叶变换43
5.1基本概念43
5.1.1频域的直观理解43
5.1.2图像变换44
5.1.3傅里叶变换的作用45
5.1.4连续函数的傅里叶变换45
5.2二维离散傅里叶变换及其性质48
5.2.1离散傅里叶变换的定义48
5.2.2图像傅里叶变换的性质49
5.3频域滤波概述54
5.3.1频域与空域的联系54
5.3.2频域滤波基础54
5.3.3空域滤波和频域滤波的关系56
习题56
第6章图像平滑与锐化57
6.1空域平滑滤波57
6.1.1图像噪声与空域滤波基础57
6.1.2空域线性平滑滤波58
6.1.3空域非线性平滑滤波59
6.1.4边界保持类平滑滤波器60
6.2空域锐化滤波61
6.2.1图像锐化的概念61
6.2.2图像灰度变化与微分的关系62
6.2.3一阶微分锐化63
6.2.4二阶微分锐化66
6.3频域平滑滤波69
6.3.1频域滤波的基本模型69
6.3.2理想低通滤波器69
6.3.3巴特沃斯低通滤波器72
6.4频域锐化滤波73
6.4.1理想高通滤波器74
6.4.2巴特沃斯高通滤波器74
6.4.3频域拉普拉斯算子75
习题76
第7章图像分割77
7.1图像分割概述77
7.2图像分割的方法77
7.2.1边缘检测法77
7.2.2阈值法77
7.3图像分割后的问题80
7.3.1图像分割后的边缘检测——坎尼算子81
7.3.2图像分割后的断点连接——霍夫变换82
7.4区域生长法84
习题84
第8章形态学处理85
8.1图像形态学的基本概念85
8.1.1集合论基础知识86
8.1.2二值图像中的基本概念87
8.2形态学处理的四个典型问题89
8.2.1木匠活89
8.2.2豆子和苹果89
8.2.3挖空目标区域89
8.2.4目标外部轮廓跟踪90
8.3腐蚀、膨胀、开运算和闭运算90
8.3.1腐蚀90
8.3.2膨胀92
8.3.3腐蚀和膨胀的对偶关系93
8.3.4开运算和闭运算94
8.4形态学算法的应用——目标轮廓获取97
8.4.1轮廓提取97
8.4.2轮廓跟踪97
8.5贴标签98
习题100
第9章图像压缩101
9.1图像压缩的基本概念101
9.1.1图像压缩的背景101
9.1.2图像冗余101
9.1.3熵102
9.1.4质量评价标准102
9.2常用的图像压缩方法103
9.2.1游程编码104
9.2.2哈夫曼编码104
9.2.3DCT编码105
9.3图像压缩国际标准简介106
9.3.1静止图像压缩标准106
9.3.2运动图像压缩标准107
9.4压缩感知109
9.4.1压缩感知的原理109
9.4.2压缩感知的应用实例110
习题112
第10章图像处理示例113
10.1瓶子检测113
10.1.1设计要求113
10.1.2设计原理113
10.1.3理论知识114
10.1.4设计思路114
10.1.5实现步骤114
10.2细胞提取115
10.2.1设计要求115
10.2.2设计原理115
10.2.3理论知识115
10.2.4设计思路116
10.2.5实现步骤116
10.3课堂点数117
10.3.1设计要求117
10.3.2设计原理117
10.3.3理论知识117
10.3.4设计思路119
10.3.5实现步骤119
10.4图像合成120
10.4.1设计要求120
10.4.2设计原理121
10.4.3理论知识121
10.4.4设计思路122
10.4.5实现步骤122
10.5视频图像跟踪123
10.5.1设计要求123
10.5.2设计原理123
10.5.3理论知识123
10.5.4背景图案已知123
10.5.5背景图案单一124
10.5.6背景图案复杂125
10.5.7提高125
习题126
参考文献128