前言

党的二十大报告指出： 教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，这三大战略共同服务于创新型国家的建设。高等教育与经济社会发展紧密相连，对促进就业创业、助力经济社会发展、增进人民福祉具有重要意义。

当前正处于百年未有之大变局，人工智能有望引领新一代的工业革命。计算机视觉作为人工智能的重要研究方向，在近十多年的时间里取得了突飞猛进的进展。数字图像处理作为计算机视觉的基础，是进入学习和研究以计算机视觉为方向的人工智能的必要条件。本书的写作即是在此背景下，尝试用当前最新的计算机视觉理论对数字图像处理的内容进行组织，借助最新的工具实现经典的数字图像处理算法。读者在阅读本书后能够了解和掌握经典的数字图像处理，解决实际学习和工作中的数字图像处理问题，并顺利过渡到以深度学习为代表的现代计算机视觉的学习。

本书的写作起源于一次偶然。本人自研究生期间开始接触遥感影像的处理，开始了图像处理的学习，随后在博士期间研究工业视觉质检，进一步从事图像处理工作，博士毕业后在进行数字图像处理的研究和工程应用之间，承担了“数字图像处理”课程的教学工作。在实践中，我发现目前介绍数字图像处理的资料中除了理论讲解外，在实践方面以调用现有的API为主，缺乏从基础上对图像处理算法的介绍，导致在环境变化时难以实现图像处理算法。因此，我借助Python编程语言和专门用于数组运算的NumPy库，按照数字图像处理算法中的运算类型实现了数字图像处理算法的程序。经过两年的教学实践，并将相关的内容发布到网络后，一次偶然的机会，赵佳霓编辑与我取得了联系，商议将此内容整理成书，于是我着手撰写此书。

虽然前期已经积累了部分资料和程序，但为了内容的完善和准确，仍然需要补充相关内容和撰写文字等大量工作。为了能早日完成本书，我寻求与马燕芹博士合作，马燕芹博士欣然同意，于是我们两人通过远程协作，密切沟通，一南一北按期顺利完成了本书的撰写工作。本书共9章，其中前4章是数字图像处理的基础知识，主要介绍了数字图像及其处理的相关概念、数字图像处理编程工具、NumPy数组运算基础和简单的图像处理等基础知识。第5~7章按照图像处理中参与运算的像素范围，从运算的角度，将图像处理分为图像点运算、图像邻域运算和图像全局运算，使读者更深刻地理解图像处理算法在实现和功能上的差异，此部分是本书的重点。第8 章介绍了图像处理和机器学习的联系，并通过示例给出了使用机器学习解决图像处理问题的方法，并为进一步学习给出了建议。第9章介绍了数字图像处理软件的开发，将数字图像处理算法制作为图像处理软件，方便在日常生活和工业生产中部署和应用数字图像处理。另外，在本书附赠的电子资源中包含所有图像文件及代码，供读者参考。

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本书的顺利出版离不开清华大学出版社赵佳霓编辑的建议和督促，在此表示衷心感谢。同时，也非常感谢我们的导师徐德研究员在博士期间对我们的帮助和指导。虽然我们努力使本书尽可能完善，但受自身条件所限，书中难免存在疏漏之处，诚请广大读者批评指正。

著者

2024年5月