光电图像处理

目录
第一章 光电图像处理概论 1
1.1 光电图像的基本概念 1
1.1.1 模拟图像和数字图像 1
1.1.2 数字图像的分类 2
1.1.3 数字图像处理的特点 3
1.2 数字图像处理的起源与发展 4
1.3 光电图像处理的主要内容 5
1.4 图像处理系统及应用 5
1.4.1 数字图像处理系统 5
1.4.2 图像处理技术应用 9
习题 12
第二章 图像的光学及视觉基础 13
2.1 视觉基础 13
2.1.1 人眼结构 13
2.1.2 图像的形成 14
2.1.3 视觉功能 14
2.1.4 光觉和色觉 15
2.1.5 视觉特性 16
2.2 光学基础 18
2.3 色度学原理与颜色模型 19
2.3.1 色彩基本属性 19
2.3.2 三基色原理 20
2.3.3 颜色模型 21
2.4 亮度和颜色的视觉特征 24
2.4.1 刺激强度与人眼感觉 24
2.4.2 亮度适应和颜色适应 24
2.4.3 颜色对比 25
2.4.4 亮度和颜色的视觉恒常性 25
2.4.5 颜色错觉 26
2.5 视觉模型 26
2.5.1 点扩散函数和调制转移函数 26
2.5.2 空间深度感与立体视觉 27
习题 29
第三章 光电图像处理基础 30
3.1 图像的采集及显示 30
3.1.1 图像的数字化 30
3.1.2 电视显像原理 34
3.2 成像质量表征 37
3.2.1 图像的基本术语 37
3.2.2 灰度级与图像深度 38
3.2.3 图像质量 38
3.3 图像的表示 39
3.3.1 连续函数描述 39
3.3.2 三维空间表示 39
3.3.3 矩阵表示 40
3.3.4 像素邻域 41
3.4 图像的基本运算 42
3.4.1 加运算 42
3.4.2 减运算 43
3.4.3 乘运算 44
3.4.4 除运算 45
3.5 图像文件格式 45
3.5.1 BMP文件 45
3.5.2 GIF文件 47
3.5.3 TIFF文件 47
3.5.4 JPEG文件 48
习题 49
编程练习 49
第四章 空间域图像增强 50
4.1 灰度变换 50
4.1.1 线性灰度变换 50
4.1.2 分段线性变换 51
4.1.3 非线性灰度变换 52
4.2 直方图处理 54
4.2.1 直方图定义 55
4.2.2 直方图均衡化 56
4.2.3 直方图匹配 60
4.3 空间域滤波基础 65
4.3.1 模板运算 65
4.3.2 边界处理 66
4.3.3 空间域相关与卷积 67
4.4 空间域平滑滤波 68
4.4.1 简单平均法 68
4.4.2 阈值平均法 70
4.4.3 梯度倒数加权滤波 71
4.4.4 中值滤波 71
4.5 空间域图像锐化 74
4.5.1 梯度法 74
4.5.2 高通滤波 77
4.5.3 反锐化掩模 79
习题 80
编程练习 81
第五章 图像变换及应用 83
5.1 二维连续线性系统 83
5.2 傅里叶变换 85
5.2.1 一维傅里叶变换 85
5.2.2 二维傅里叶变换 87
5.2.3 离散傅里叶变换的性质 88
5.2.4 快速傅里叶变换 91
5.2.5 频率域滤波及应用 94
5.3 离散余弦变换 100
5.3.1 一维DCT 101
5.3.2 二维DCT 101
5.3.3 DCT快速算法 102
5.4 沃尔什-哈达玛变换 104
5.4.1 离散沃尔什变换 104
5.4.2 离散哈达玛变换 108
5.4.3 离散沃尔什-哈达玛变换 110
5.5 K-L变换 111
5.5.1 图像的协方差矩阵 112
5.5.2 离散K-L变换 112
5.5.3 离散K-L变换的基本性质 113
5.6 小波变换 114
5.6.1 小波分析基础 114
5.6.2 连续小波变换 118
5.6.3 离散小波变换 120
5.6.4 小波多分辨率分析 120
5.6.5 图像的小波变换 121
5.6.6 提升小波变换 124
5.6.7 小波变换的优势及应用 125
5.7 S变换 126
5.7.1 S变换的基本原理 126
5.7.2 二维S变换 129
5.7.3 广义S变换 130
5.7.4 离散信号广义S变换算法实现 130
5.7.5 S变换实例分析 131
习题 141
编程练习 142
第六章 图像复原与重建 144
6.1 图像退化 145
6.1.1 图像退化过程 145
6.1.2 图像退化与复原模型 147
6.2 噪声模型 148
6.2.1 噪声的概率密度函数 148
6.2.2 周期噪声 153
6.2.3 噪声估计 153
6.3 去噪声复原 154
6.3.1 均值滤波器 155
6.3.2 统计排序滤波器 156
6.3.3 自适应滤波器 157
6.4 退化函数估计 159
6.4.1 观察估计 160
6.4.2 实验估计 160
6.4.3 建模估计 161
6.5 经典图像复原方法 164
6.5.1 图像复原基本原理 164
6.5.2 逆滤波 166
6.5.3 维纳滤波 167
6.5.4 约束*小平方滤波 169
6.5.5 盲图像复原 171
6.5.6 几何均值滤波 172
6.6 其他图像复原方法 173
6.6.1 *大后验复原 173
6.6.2 *大熵复原 173
6.6.3 投影重建 175
6.6.4 同态滤波 176
6.7 几何失真校正 178
6.7.1 典型的几何失真 178
6.7.2 空间几何坐标变换 179
6.7.3 空间像素点灰度校正 180
6.8 讨论与总结 181
习题 182
编程练习 183
第七章 图像编码与压缩 185
7.1 编码及信息论基础 185
7.1.1 图像压缩概述 185
7.1.2 图像编码及分类 186
7.1.3 信息论基础知识 186
7.1.4 图像压缩的性能评价 188
7.2 统计编码 189
7.2.1 游程编码 189
7.2.2 霍夫曼编码 190
7.2.3 算术编码 191
7.3 预测编码 193
7.3.1 预测编码的概念 193
7.3.2 DPCM编码 195
7.3.3 预测器模型 197
7.4 变换编码 199
7.4.1 变换编码的基本原理 200
7.4.2 变换编码的几个关键问题 201
7.5 图像压缩标准 204
7.5.1 JPEG系列 204
7.5.2 MPEG系列标准 208
7.5.3 H.26X系列 211
7.5.4 其他压缩标准介绍 214
7.6 其他图像压缩技术 215
7.6.1 基于小波变换的图像压缩 215
7.6.2 基于分形的压缩编码 217
习题 219
编程练习 219
第八章 图像分割与特征描述 220
8.1 图像边缘检测 220
8.1.1 边缘与区域 220
8.1.2 边缘模型 221
8.1.3 基本边缘检测算子 222
8.1.4 高级边缘检测算子 224
8.2 Hough变换 229
8.2.1 Hough变换的提出 229
8.2.2 Hough变换直线检测 231
8.2.3 Hough变换检测曲线 233
8.2.4 广义Hough变换 235
8.3 图像区域分割 236
8.3.1 区域分割概述 236
8.3.2 阈值分割法 237
8.3.3 区域增长法 248
8.3.4 区域分裂-合并法 252
8.3.5 数学形态学分割 254
8.4 图像特征及描述 259
8.4.1 基本几何特征 260
8.4.2 特征表示与描述 262
8.4.3 角点特征 265
8.4.4 纹理特征 273
8.4.5 其他特征描述子 282
习题 283
编程练习 285
第九章 图像融合及应用 287
9.1 信息融合概述 287
9.2 图像融合 289
9.2.1 多源图像融合 289
9.2.2 图像融合的层次 290
9.3 图像配准方法 291
9.3.1 图像配准定义 291
9.3.2 图像配准原理 292
9.3.3 图像配准设计 294
9.4 图像融合方法 297
9.4.1 空间域融合方法 298
9.4.2 颜色空间变换法 299
9.4.3 小波变换法 300
9.4.4 Ehlers融合算法 304
9.4.5 加权平均融合 306
9.4.6 基于人眼视觉特性的图像融合 307
9.5 融合质量评价 309
9.5.1 基于统计特性的评价 310
9.5.2 基于信息量的评价 310
9.5.3 基于清晰度的评价 311
9.5.4 基于信噪比的评价 312
9.5.5 基于小波变换的融合质量评价 312
9.5.6 评价指标的选取 313
习题 314
编程练习 314
第十章 成像目标检测与跟踪 316
10.1 目标检测方法 317
10.1.1 静止背景下的运动目标检测 318
10.1.2 动态背景下的目标检测 321
10.2 目标跟踪方法 327
10.2.1 波门跟踪 327
10.2.2 质心跟踪 329
10.2.3 相关跟踪 330
10.2.4 基于核密度估计的目标跟踪 331
10.2.5 基于运动状态估计的滤波跟踪 339
10.2.6 基于特征学习的目标跟踪 348
10.3 智能跟踪策略与置信度 350
10.4 光电跟踪技术应用 351
习题 352
编程练习 353
第十一章 光电探测系统及应用 354
11.1 光电成像 354
11.1.1 光电成像对人类视觉的延伸 354
11.1.2 光电成像系统的基本构成 355
11.1.3 光学滤波系统及对成像的影响 357
11.2 光电图像传感器 360
11.2.1 CCD图像传感器 360
11.2.2 CMOS图像传感器 362
11.2.3 图像传感器的发展 364
11.3 红外成像系统 365
11.3.1 红外物理基础 365
11.3.2 红外焦平面器件 366
11.3.3 红外探测系统的性能分析 368
11.3.4 红外成像探测技术 372