前〓言

本书是为学习现代图像处理技术,从事复杂场景图像处理，动态目标检测、识别及其应用系统开发，三维物体检测和测量等方面研究的本科生、研究生，以及科技人员而写的。本书以实践创新为导向，在介绍现代图像处理基本概念和知识的基础上，对国内外先进的图像处理新技术、新方法和新理论进行了梳理，总结了作者近年来从事现代图像处理的研究成果和科技创新案例，意在促进现代图像处理新思想和新技术的应用和传播。

随着信息新技术的飞速发展和硬件水平的不断提升，机器视觉已然在工业、农业、军事、航天、交通、安全、科研等领域中得到了广泛的应用。现代图像处理技术是机器视觉的重要组成部分，是一门理论和技术发展十分迅速、应用十分广泛的交叉性前沿学科，它的理论、方法、技术是在自然场景和复杂条件下机器视觉系统实现自动化、智能化的基础。本书是一本传播现代图像处理先进方法及其应用的教材，扎根于基础，拓展至应用，创新性突出、内容丰富、叙述详细、深入浅出、通俗易懂、可读性强。

本书在前7章主要介绍了数字图像的基础知识，以及图像变换、图像增强、图像分割、特征提取、图像统一复原等实用的图像处理技术。在详细阐述图像处理技术基本理论的基础上，建立了一套先进的现代图像处理技术理论和方法，总结了相应的模型、算法及其所能解决的问题，克服了传统图像处理方法的局限性，传播了现代图像处理的先进知识。同时，本书具有很强的应用导向，在后5章，重点介绍了作者团队在重大科研项目中取得的科研成果，以及在解决实际工程问题中取得的科技创新成果，其中主要论述了复杂条件下实现图像处理、目标检测与识别、三维检测和测量的理论、方法与技术问题，并提供了工程案例中涉及的图像处理算法及程序代码，为现代图像处理技术在工程上的具体应用打开了快速通道。

本书采用图文并茂的方式对大量实际图像的处理结果进行生动有趣的展示，使读者进一步明确图像处理的先进方法在社会生产领域的重要价值和用途，主要突出了图像处理与应用的时代背景需求。传统的图像处理方法解决不了当今人工智能技术发展所遇到的图像处理问题，这就需要改变人们对图像处理技术的认识，需要阐述现代图像处理先进的理论和方法。在此基础上，本书以生产线钢坯字符检测识别、路面缺陷和道路异物三维检测等重要课题为实例，研究了动态条件下的图像预处理、背景抑制与兴趣区域提取、目标检测、目标识别算法； 以生产过程的动目标产品检测识别和三维测量为实例，进行了图像与图形之间的关联研究及目标的图形建模研究，提出了基于图像离散信息与图形几何关系保拓扑结构映射的图像图形集成分析方法，拓展了现代图像处理方法与计算机图形学处理技术集成的科学发展新思想。国际学术界很重视三维目标检测识别的研究，作者在澳大利亚和韩国期间对涉及的三维多视点目标图像去模糊和目标的三维细化等有关三维检测识别的算法进行了深入研究，与之相关的算法及成果在本书也进行了阐述。

国家自然科学基金面上项目(No.62171329)、武汉市科技局知识创新专项(No.2022010801010351； No.2023010201010143)及有关行业资助项目等支撑了本书涉及的研究工作。同时，本书的出版得到了武汉工程大学教材出版项目的资助。作者在此表示衷心的感谢。

中船重工集团有限公司第七一九研究所为本书涉及的舰船舷号识别工作提供了大量试验图像； 交通运输部公路科学研究院、国家道路与桥梁工程检测设备计量站在本书所涉及的路面缺陷、道路异物三维检测技术研发工作中提供了测试场地、特种装置、专业测试与鉴定等合作，在此一并表示真诚的感谢。

本书由洪汉玉总体负责编著，第1章由时愈、洪汉玉、黄丽坤编写，第2章由李璇、洪汉玉编写，第3章由时愈、张耀宗编写，第4章由李璇、吴锦梦编写，第5章由李璇、洪汉玉编写，第6章由洪汉玉、时愈编写，第7章由陈艳菲编写，第8章由洪汉玉、章秀华编写，第9章由马雷编写，第10章由章秀华、朱映编写，第11章由洪汉玉、朱映、章秀华、叶亮编写，第12章由洪汉玉、章秀华、叶亮编写； 另外，田克耘、牛屯等研究生参与了部分写作与整理工作。在编写本书过程中参考了大量的文献，在此对这些文献的作者表示诚挚的感谢。

由于作者水平有限，书中难免存在疏漏之处，殷切希望读者批评指正。

洪汉玉2025年5月于武汉