本教材為第2版，系統地介紹圖像處理和分析的一些基本原理、典型方法和實用技術。內容包括圖像采集、空域圖像增強、頻域圖像增強、圖像恢復、圖像投影重建、圖像編碼基礎、圖像編碼技術和標準、基本圖像分割技術、典型圖像分割算法、目標表達和描述、特征提取和測量誤差、彩色圖像處理和分析、視頻圖像處理和分析、數學形態學方法。
《圖像處理與分析教程》是一部非常理想的圖像處理教材，作者**，內容經典。
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章毓晉 清華大學信息學院教授，中國圖象圖形學學會副理事長，學術委員會主任，國際刊物"Pattern Recognition Letters"的associate editor； 圖象圖形科學叢書編委會副主任委員等。 1989年獲比利時列日大學應用科學博士學位；1989年至1993年先后為荷蘭德爾夫特大學博士后及研究人員；1993年到中國北京清華大學電子工程系工作；1997年起聘為教授；1998年起成為博士生導師；1994年至2003年任圖象圖形研究所副所長；2003年學術休假年期間同時被聘為新加坡南洋理工大學訪問教授。從1990年以來，已承擔和完成了多項國家自然科學基金、國家高技術計劃及國家教委博士點基金等資助的研究項目，并在國內外發表了300余篇圖像工程研究論文，出版了專著《圖象分割》和《基于內容的視覺信息檢索》。
第1章 緒論 1
1．1 圖像概述 1
1．1．1 基本概念和術語 1
1．1．2 不同波段的圖像示例 2
1．1．3 不同類型的圖像示例 5
1．1．4 圖像應用領域 9
1．2 圖像工程概述 10
1．2．1 圖像工程的三個層次 10
1．2．2 相關學科 11
1．2．3 圖像處理分析系統的組成 12
1．3 圖像表示和顯示 13
1．3．1 圖像和像素的表示 13
1．3．2 圖像顯示 14
1．4 圖像存儲與格式 16
1．4．1 圖像存儲器件 16
1．4．2 圖像文件格式 17
1．5 本書內容提要 19
1．5．1 圖像技術分類和選取 19
1．5．2 圖像處理和圖像分析 19
1．5．3 如何學習使用本書 21
總結和復習 22
第2章 圖像采集 25
2．1 幾何成像模型 25
2．1．1 投影成像幾何 26
2．1．2 基本成像模型 27
2．1．3 一般成像模型 29
2．2 亮度成像模型 31
2．3 采樣和量化 32
2．3．1 空間分辨率和幅度分辨率 32
2．3．2 圖像質量與采樣和量化 34
2．4 像素間聯系 36
2．4．1 像素鄰域 36
2．4．2 像素間距離 37
2．5 圖像坐標變換和應用 39
2．5．1 基本坐標變換 39
2．5．2 仿射變換 41
2．5．3 幾何失真校正 42
總結和復習 45
第3章 空域圖像增強 48
3．1 灰度映射 48
3．1．1 灰度映射原理 48
3．1．2 灰度映射示例 50
3．2 圖像運算 51
3．2．1 算術運算 52
3．2．2 邏輯運算 53
3．3 直方圖修正 55
3．3．1 直方圖均衡化 55
3．3．2 直方圖規定化 58
3．4 空域濾波 62
3．4．1 原理和分類 62
3．4．2 線性平滑濾波器 63
3．4．3 線性銳化濾波器 64
3．4．4 非線性平滑濾波器 65
3．4．5 非線性銳化濾波器 67
總結和復習 68
第4章 頻域圖像增強 71
4．1 傅里葉變換 72
4．1．1 2-D傅里葉變換 72
4．1．2 傅里葉變換定理 73
4．1．3 傅里葉變換特性 75
4．2 低通濾波器 75
4．2．1 理想低通濾波器 76
4．2．2 實用低通濾波器 77
4．3 高通濾波器 79
4．3．1 基本高通濾波器 80
4．3．2 特殊高通濾波器 81
4．4 帶阻帶通濾波器 83
4．4．1 帶阻濾波器 83
4．4．2 帶通濾波器 84
4．4．3 陷波濾波器 85
4．4．4 交互消除周期噪聲 86
4．5 同態濾波器 87
4．6 空域技術與頻域技術 89
4．6．1 空域技術的頻域分析 89
4．6．2 空域或頻域技術的選擇 90
總結和復習 91
第5章 圖像恢復 94
5．1 圖像退化和噪聲 95
5．1．1 圖像退化示例 95
5．1．2 基本退化模型 96
5．1．3 典型噪聲介紹 96
5．1．4 噪聲概率密度函數 98
5．2 空域噪聲濾波器 100
5．2．1 均值濾波器 100
5．2．2 排序統計濾波器 102
5．3 組合濾波器 103
5．3．1 混合濾波器 103
5．3．2 選擇性濾波器 104
5．4 無約束恢復 106
5．4．1 無約束恢復模型 106
5．4．2 逆濾波 107
5．5 有約束恢復 108
5．5．1 有約束恢復模型 108
5．5．2 維納濾波器 108
5．6 圖像修復 109
5．6．1 圖像修復原理 110
5．6．2 圖像修復示例 110
5．7 圖像超分辨率 112
5．7．1 基本模型 112
5．7．2 基于單幅圖像的超分辨率復原 113
5．7．3 基于多幅圖像的超分辨率重建 114
總結和復習 115
第6章 圖像投影重建 117
6．1 投影重建方式 117
6．1．1 透射斷層成像 117
6．1．2 發射斷層成像 119
6．1．3 反射斷層成像 120
6．1．4 電阻抗斷層成像 121
6．1．5 磁共振成像 121
6．2 投影重建原理 122
6．2．1 基本模型 122
6．2．2 拉東變換 123
6．2．3 逆投影 124
6．3 傅里葉反變換重建 125
6．3．1 基本步驟和定義 126
6．3．2 傅里葉反變換重建公式 126
6．3．3 頭部模型重建 128
6．4 卷積逆投影重建 130
6．4．1 連續公式推導 130
6．4．2 離散計算 130
6．4．3 扇束投影重建 131
6．5 級數展開重建 133
6．5．1 重建模型 133
6．5．2 代數重建技術 134
6．5．3 級數法的一些特點 135
6．6 迭代變換重建 135
總結和復習 136
第7章 圖像編碼基礎 139
7．1 圖像壓縮和數據冗余 139
7．1．1 圖像壓縮原理 140
7．1．2 數據冗余類型 140
7．2 圖像保真度 143
7．2．1 客觀保真度準則 143
7．2．2 主觀保真度準則 144
7．3 編碼定理 144
7．3．1 信息和信源描述 144
7．3．2 無失真編碼定理 145
7．4 變長編碼 147
7．4．1 哥倫布編碼 147
7．4．2 香農-法諾編碼 148
7．4．3 哈夫曼編碼 149
7．4．4 算術編碼 152
7．5 位平面編碼 154
7．5．1 位面分解 154
7．5．2 位面編碼 157
總結和復習 158
第8章 圖像編碼技術和標準 161
8．1 預測編碼 161
8．1．1 無損預測編碼 161
8．1．2 有損預測編碼 163
8．2 余弦變換編碼 167
8．2．1 離散余弦變換 167
8．2．2 基于DCT的編碼 169
8．3 小波變換編碼 171
8．3．1 小波變換基礎 171
8．3．2 離散小波變換 173
8．3．3 基于DWT的編碼 174
8．3．4 基于提升小波的編碼 175
8．4 圖像壓縮國際標準 176
8．4．1 二值圖像壓縮國際標準 176
8．4．2 灰度圖像壓縮國際標準 177
總結和復習 181
第9章 基本圖像分割技術 183
9．1 圖像分割定義和技術分類 183
9．1．1 圖像分割定義 183
9．1．2 圖像分割技術分類 184
9．2 并行邊界技術 184
9．2．1 邊緣及檢測原理 184
9．2．2 一階導數算子 185
9．2．3 二階導數算子 187
9．2．4 邊界閉合 190
9．3 串行邊界技術 191
9．3．1 圖搜索 191
9．3．2 動態規劃 192
9．4 并行區域技術 193
9．4．1 原理和分類 194
9．4．2 全局閾值的選取 195
9．4．3 局部閾值的選取 197
9．4．4 動態閾值的選取 200
9．5 串行區域技術 200
9．5．1 區域生長 201
9．5．2 分裂合并 202
總結和復習 203
第10章 典型圖像分割算法 205
10．1 SUSAN檢測算子 205
10．1．1 USAN原理 205
10．1．2 SUSAN算子邊緣檢測 206
10．2 主動輪廓模型 209
10．2．1 主動輪廓 209
10．2．2 設計能量函數 210
10．3 特色的取閾值技術 213
10．3．1 多分辨率閾值選取 213
10．3．2 類間最大交叉熵閾值 214
10．3．3 類內最小模糊散度閾值 216
10．3．4 借助過渡區選擇閾值 218
10．3．5 特征空間聚類 220
10．4 分水嶺分割算法 221
總結和復習 224
第11章 目標表達和描述 227
11．1 目標標記 227
11．2 基于邊界的表達 229
11．2．1 技術分類 229
11．2．2 鏈碼 229
11．2．3 邊界段和凸包 231
11．2．4 邊界標記 231
11．2．5 多邊形 233
11．2．6 地標點 234
11．3 基于區域的表達 235
11．3．1 技術分類 235
11．3．2 空間占有數組 235
11．3．3 四叉樹 236
11．3．4 金字塔 236
11．3．5 圍繞區域 237
11．3．6 骨架 238
11．4 基于邊界的描述 240
11．4．1 簡單邊界描述符 240
11．4．2 形狀數 242
11．4．3 邊界矩 243
11．5 基于區域的描述 243
11．5．1 簡單區域描述符 243
11．5．2 拓撲描述符 245
11．5．3 不變矩 245
總結和復習 247
第12章 特征提取和測量誤差 249
12．1 區域紋理特征及測量 249
12．1．1 統計法 249
12．1．2 結構法 253
12．1．3 頻譜法 256
12．2 區域形狀特征及測量 258
12．2．1 形狀緊湊性 258
12．2．2 形狀復雜性 262
12．3 拓撲結構描述參數 264
12．4 特征測量的準確度 265
12．4．1 準確度和精確度 265
12．4．2 影響測量準確度的因素 267
12．4．3 直線長度測量 267
總結和復習 268
第13章 彩色圖像處理和分析 271
13．1 基于物理的彩色模型 271
13．1．1 三基色模型 272
13．1．2 基于三基色的模型 273
13．2 基于感知的彩色模型 274
13．2．1 HSI模型 275
13．2．2 其他彩色感知模型 277
13．3 偽彩色增強 279
13．4 真彩色增強 281
13．4．1 處理策略 281
13．4．2 彩色單分量增強 282
13．4．3 全彩色增強 284
13．5 彩色圖像消噪 286
13．6 彩色圖像分割 289
13．6．1 彩色空間的選擇 289
13．6．2 彩色圖像分割策略 290
總結和復習 291
第14章 視頻圖像處理和分析 293
14．1 視頻表達和格式 293
14．2 運動信息檢測 297
14．2．1 基于攝像機模型的檢測 297
14．2．2 基于差圖像的檢測 299
14．3 視頻濾波 301
14．3．1 基于運動檢測的濾波 301
14．3．2 基于運動補償的濾波 302
14．3．3 消除勻速直線運動模糊 304
14．4 視頻壓縮國際標準 305
14．5 背景建模 310
14．5．1 基本原理 310
14．5．2 典型實用方法 311
14．5．3 效果示例 312
總結和復習 313
第15章 數學形態學方法 316
15．1 二值形態學基本運算 316
15．1．1 膨脹和腐蝕 317
15．1．2 開啟和閉合 318
15．2 二值形態學組合運算 320
15．2．1 擊中-擊不中變換 321
15．2．2 組合運算 323
15．3 二值形態學實用算法 326
15．4 灰度形態學基本運算 328
15．4．1 灰度圖像排序 328
15．4．2 灰度膨脹和腐蝕 329
15．4．3 灰度開啟和閉合 333
15．5 灰度形態學組合運算 334
總結和復習 336
部分思考題和練習題的參考解答 339
參考文獻 344
索引 352
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