前言

图像处理是指对图像进行分析、加工和处理以满足特定需求的技术。它涵盖了从简单的图像增强到复杂的图像分析等多个方面。

图像处理在许多领域有广泛的应用。在摄影工业中，图像处理可以应用于直方图均化、图像去噪和对比度增强等处理和分析。在遥感与卫星成像中，图像处理可以应用于地质勘探和环境监测等场景。在安全监控中，图像处理可以应用于人脸识别、车牌识别和道路识别等场景。在商业零售中，图像处理可以应用于商品识别、效果图生成和模特生成等场景。

笔者依据真实的工业研发经验和在科学计算领域的积累，将实际的应用场景和理论的图像处理算法相融合，博采其他编程语言的经典概念，配合Octave编程的基础知识进行实战，力求读者可以由浅入深地上手图像处理技术中的各个环节。

第1章和第2章讲解Octave基本概念和基本图像操作。第2章先从图像读取入手，然后讲解查看图像信息和图像格式，以及图像分割和图像分块处理方式，最后讲解图像显示或保存。

第3章讲解与图像数据格式相关的知识。图像按数据格式大致分为彩色图像、灰度图像、二值图像、索引图像和多帧图像，并且可以在不同的数据格式之间互相转换，还可以通过文件流进行流式传输。

第4章讲解与颜色相关的知识。读者先需要理解颜色空间的理论，再领会图像通道和颜色图的概念，这样便可管理图像中的颜色，配合实际的颜色处理算法对图像的颜色进行调节。

第5章讲解图像运算。图像运算可以分为像素运算、算术运算、邻域运算、几何变换、空间变换和二值图像打包解包。读者在学习这些算法后，可以将原始图像经运算后实现另外的效果。

第6章讲解与图像分析相关的知识。本章先讲解了经典且常用的直方图理论和图像归一化算法，再深入讲解图像的相关性指标，从单幅图像的指标扩展到两幅图像之间的指标。本章还涉及边缘检测、霍夫变换和凸包检测的用法，最后介绍图像统计和像素对比算法。读者可以通过图像分析指标进行后期处理，调节出视觉效果更具美感的图像。

第7章从图像平滑算法入手，配合颜色增强等增强算法，可以直接改变图像的整体风格，帮助读者创作出更有视觉表现力的图像。

第8章讲解与图像叠加相关的知识。图像在叠加其他元素之后，可以突出展示图像中的某些关键部分。

第9章讲解图像滤波的入门知识，从知名的滤波算子入手，到使用自定义算子滤波，带领读者设计自己的滤波算法，从复杂的图像中滤波得到需要的图像特征。本章还介绍了好用的图像去噪算法。读者可以利用该算法方便地去除图像中的噪声或噪点，而不需要设计自己的滤波算法。

第10章讲解图像模糊算法。图像模糊算法可以为图像增添一种朦胧的视觉效果，既可以用于改变图像的视觉效果，也可以用于抹掉图像的细节。

第11章讲解图像重建算法。图像重建算法用于提高图像的质量。读者可以通过图像重建算法从不完整或有噪声的测量数据中恢复出完整、清晰的图像。

第12章讲解与图像形态学相关的知识。通过图像形态学算法处理的图像通常具有抽象的变化，读者可以通过图像形态学的相关算法创作出富有想象力的图像效果。

第13章讲解AI与机器学习图像处理。国产AI大模型发展迅速，本章重点提到几十种国产AI大模型的图像处理算法，是一场国产AI大模型的盛宴。此外，本章还讲解了经典的Stable Diffusion模型，包括Stable Diffusion WebUI的图像界面用法和Stable Diffusion WebUI API用法，这些也是AI工程师的必备工具。读者不仅可以在本章中学习AI图像处理和机器学习图像处理的精要，还可以学习AI工程师的基本操作手法。

限于本人的水平和经验，书中难免存在疏漏之处，恳请专家与读者批评指正。

于红博2025年5月于哈尔滨