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數字圖像處理(Digital Image Processing)是利用計算機對圖像進行變換、增強、復原、分割、壓縮、分析、理解等處理的理論、方法和技術,是現代信息處理的研究熱點。數字圖像處理技術發展迅速,應用領域越來越廣,對國民經濟、社會生活和科學技術等方面產生巨大的影響。數字圖像處理技術的學習和應用離不開計算機仿真和實驗。MATLAB基于矩陣計算,適合作為二維矩陣的數字圖像處理,其認可當今常用的多種圖像文件格式,提供圖像處理工具箱,實現了圖像變換、增強、分析、復原、形態學等方面的處理運算,是一款優秀的仿真軟件。本書在介紹數字圖像處理的相關概念及MATLAB軟件的基礎上,對數字圖像基礎處理、圖像分析及綜合處理算法的原理,以及MATLAB實現進行了詳細的講解。全書共分為如下四篇。第一篇,MATLAB數字圖像處理基礎。介紹了數字圖像處理的相關概念、顏色、數字圖像的生成表示等概述性內容; 工作環境、數據類型、矩陣、控制語句、圖形可視化等MATLAB基礎知識; 圖像文件的讀寫與顯示、圖像類型轉換、色彩空間轉換、視頻文件的讀寫等MATLAB圖像處理基礎。第二篇,MATLAB圖像基礎處理。介紹了幾何變換、代數運算、模板運算等圖像基礎性運算; DFT、DCT、K拟L變換、Radon變換和DWT等圖像正交變換; 灰度級變換、空域濾波、頻域濾波等圖像增強技術; 圖像退化函數的估計、圖像復原方法; 數學形態學基本概念、二值、灰度圖像的形態學處理等算法。詳細介紹了各種算法的MATLAB實現。第三篇,MATLAB圖像分析。介紹了基于閾值、邊界、區域、聚類、分水嶺等的圖像分割算法; 幾何描述、形狀描述、邊界描述、矩描述、紋理描述方法及相關描繪子。詳細介紹了各種算法的MATLAB實現。第四篇,MATLAB圖像綜合處理。介紹了圖像編碼的基本理論、無損編碼、預測編碼、變換編碼、JPEG標準等圖像壓縮編碼方法及MATLAB實現; 基于灰度的圖像匹配、多種角點檢測算子、特征描述算子、特征匹配及MATLAB實現; GUI設計基礎及圖像分割GUI設計。本書內容由淺入深、循序漸進,通過充足的例程,便于讀者理解算法及掌握MATLAB圖像處理的方法。由于編者水平所限,書中不足之處敬請讀者不吝指正。編者2020年8月
本書概括的介紹了數字圖像處理理論和技術的基本概念、原理和方法。全書分為十二章,每一章針對數字圖像處理技術中的一個知識點,主要內容包括數字圖像處理基礎、圖像的正交變換等。
第一篇MATLAB數字圖像處理基礎第1章數字圖像處理概述1.1圖像與數字圖像處理1.1.1圖像1.1.2數字圖像處理1.2顏色1.2.1顏色的表示1.2.2顏色模型1.3數字圖像的生成與表示1.3.1圖像信號的數字化1.3.2數字圖像類型1.3.3常用的坐標系1.3.4常見的數字圖像格式1.4本章小結第2章MATLAB基礎知識2.1MATLAB工作環境2.1.1MATLAB窗口2.1.2MATLAB參數設置2.2MATLAB數據類型2.2.1數值型數據2.2.2邏輯型數據2.2.3字符與字符串2.2.4結構體2.2.5元胞數組2.2.6表2.2.7函數句柄2.3矩陣及其運算2.3.1矩陣的創建2.3.2常規運算2.3.3矩陣運算相關函數2.4MATLAB控制語句2.4.1條件語句2.4.2循環語句2.4.3流程控制語句2.5MATLAB圖形可視化2.5.1二維圖形繪制2.5.2三維圖形繪制2.6本章小結第3章MATLAB圖像處理基礎3.1圖像文件的讀取與顯示3.1.1圖像文件信息讀取3.1.2圖像文件數據讀取3.1.3圖像的顯示3.1.4像素信息的獲取與顯示3.1.5局部區域的獲取與顯示3.1.6圖像數據類型及轉換3.1.7圖像文件的保存3.2圖像類型的轉換3.2.1彩色圖像轉換為灰度圖像3.2.2多值圖像轉換為二值圖像3.2.3灰度圖像轉換為彩色圖像3.2.4索引圖像的轉換3.3色彩空間轉換3.3.1RGB空間和HSV空間的轉換3.3.2RGB空間和YCbCr空間的轉換3.3.3RGB空間和YIQ空間的轉換3.3.4RGB空間和LAB空間的轉換3.4視頻文件的讀寫3.4.1視頻文件信息讀取3.4.2視頻文件數據讀取3.4.3視頻的播放3.4.4視頻文件的保存3.5實例3.6本章小結第二篇MATLAB圖像基礎處理第4章圖像基礎性運算4.1圖像幾何變換4.1.1圖像幾何變換原理4.1.2圖像平移4.1.3圖像鏡像4.1.4圖像旋轉4.1.5圖像縮放4.1.6圖像錯切4.1.7圖像轉置4.2圖像代數運算4.2.1加法運算4.2.2減法運算4.2.3乘法運算4.2.4除法運算4.2.5邏輯運算4.3鄰域及模板運算4.3.1鄰點及鄰域4.3.2鄰接與連通4.3.3鄰域處理與模板運算4.4實例4.5本章小結第5章圖像正交變換5.1離散傅里葉變換5.1.1離散傅里葉變換的定義5.1.2離散傅里葉變換的實現5.1.3離散傅里葉變換的性質5.1.4離散傅里葉變換在圖像處理中的應用5.2離散余弦變換5.2.1離散余弦變換的定義5.2.2離散余弦變換的實現5.2.3離散余弦變換在圖像處理中的應用5.3K拟L變換5.3.1K拟L變換原理5.3.2圖像的K拟L變換及其實現5.3.3K拟L變換在圖像處理中的應用5.4Radon變換5.4.1Radon變換的原理5.4.2Radon變換的實現5.4.3Radon變換的應用5.5小波變換5.5.1小波5.5.2一維小波變換5.5.3二維小波變換5.5.4小波變換在圖像處理中的應用5.6本章小結第6章圖像增強6.1灰度級變換6.1.1線性灰度級變換6.1.2非線性灰度級變換6.1.3基于直方圖的灰度級變換6.2空域濾波6.2.1噪聲與平滑濾波6.2.2邊緣與銳化濾波6.3頻域濾波6.3.1低通濾波6.3.2高通濾波6.3.3基于小波變換的圖像增強6.4基于照度拟反射模型的圖像增強6.4.1同態濾波6.4.2基于Retinex理論的圖像增強6.5實例6.6本章小結第7章圖像復原7.1圖像退化與復原7.2圖像退化函數的估計7.2.1運動模糊退化函數估計7.2.2其他退化函數模型7.3圖像復原的代數方法7.3.1無約束最小二乘方復原7.3.2約束復原7.4典型圖像復原方法及其實現7.4.1逆濾波復原7.4.2維納濾波復原7.4.3等功率譜濾波7.4.4幾何均值濾波7.4.5約束最小二乘方濾波7.4.6Richardson拟Lucy算法7.5盲去卷積復原7.6幾何失真校正7.7本章小結第8章圖像數學形態學處理8.1數學形態學的基本概念8.2二值圖像數學形態學處理8.2.1基本形態變換8.2.2復合形態變換8.2.3圖像的平滑處理8.2.4圖像的邊緣提取8.2.5區域填充8.2.6擊中擊不中變換8.2.7細化8.3灰度圖像數學形態學處理8.3.1膨脹運算和腐蝕運算8.3.2開運算和閉運算8.3.3形態學梯度8.3.4Top拟hat和Bottom拟hat變換8.4實例8.5本章小結第三篇MATLAB圖像分析第9章圖像分割9.1閾值分割9.1.1基于灰度直方圖的閾值選擇9.1.2基于模式分類思路的閾值選擇9.1.3其他閾值分割方法9.2邊界分割9.2.1霍夫變換9.2.2邊界跟蹤9.3區域分割9.3.1區域生長9.3.2區域合并9.3.3區域分裂9.3.4區域分裂合并9.4基于聚類的圖像分割9.5分水嶺分割9.6實例9.7本章小結第10章圖像描述與分析10.1幾何描述10.1.1常用幾何特征10.1.2幾何特征計算10.2形狀描述10.2.1矩形度10.2.2圓形度10.2.3中軸變換10.3邊界描述10.3.1邊界鏈碼10.3.2傅里葉描繪子10.3.3邊界片段10.4矩描述10.4.1矩10.4.2與矩相關的特征10.5紋理描述10.5.1灰度共生矩陣法10.5.2灰度差分統計法10.5.3行程長度統計法10.5.4LBP特征10.6其他描述10.6.1梯度方向直方圖10.6.2Haar拟like特征10.7本章小結第四篇MATLAB圖像綜合處理第11章圖像壓縮編碼11.1圖像編碼的基本理論11.1.1圖像壓縮的可能性11.1.2圖像編碼方法的分類11.1.3圖像編碼壓縮術語簡介11.2無損壓縮編碼11.2.1Huffman編碼11.2.2算術編碼11.2.3行程長度編碼11.2.4LZW編碼11.3預測編碼11.4變換編碼11.5JPEG標準11.6本章小結第12章圖像匹配12.1基于灰度的圖像匹配12.1.1相似性度量12.1.2圖像配準12.2角點檢測12.2.1Moravec角點檢測12.2.2Harris角點檢測12.2.3最小特征值角點檢測12.2.4SUSAN角點檢測12.2.5FAST角點檢測12.3特征描述12.3.1SIFT描述子12.3.2SURF描述子12.3.3BRISK描述子12.3.4FREAK描述子12.3.5MSER描述子12.3.6特征描述子提取的實現12.4特征匹配12.5實例12.6本章小結第13章MATLAB圖像處理GUI設計13.1認識GUI13.1.1設計環境13.1.2控件13.1.3菜單13.1.4對話框13.2GUI界面設計13.2.1背景設計13.2.2菜單設計13.2.3顯示區設計13.2.4自定義分割區設計13.3菜單函數設計13.3.1文件菜單函數設計13.3.2圖像分割菜單函數設計13.3.3自定義分割菜單函數設計13.3.4退出菜單函數設計13.4自定義分割設計13.4.1流程初始化13.4.2流程設計與實現13.5本章小結參考文獻