目录

第1章  绪论  1

1.1  认识数字图像  2

1.1.1  数字图像的起源  2

1.1.2　数字图像基本概念  2

1.1.3　数字图像的分类  3

1.1.4  数字图像的采样与量化  5

1.2  认识数字图像处理  6

1.2.1　数字图像处理的含义  7

1.2.2　数字图像处理的应用领域  7

1.2.3  常见的数字图像处理技术  8

1.2.4  数字图像处理的基本步骤  9

1.2.5  数字图像文件格式  10

1.3　认识数字图像处理工具  11

1.3.1  MATLAB  11

1.3.2  Visual C++  13

1.3.3  Python  16

1.4  思考练习  18

第2章  Python与数字图像处理  19

2.1  Python环境部署  20

2.1.1  Python安装  20

2.1.2  Pychram安装  20

2.2  了解Pillow库  22

2.2.1  Pillow库的基本信息  22

2.2.2  Pillow库的安装方法  22

2.2.3  Pillow库的主要作用  23

2.3  了解NumPy库  25

2.3.1  NumPy库概述  25

2.3.2  NumPy库的安装方法  26

2.3.3  NumPy库的应用  26

2.4  了解scikit-image库  30

2.4.1  scikit-image库的基础概念  30

2.4.2  scikit-image库的安装方法  30

2.4.3  scikit-image库的作用  30

2.5　熟悉OpenCV库  34

2.5.1  什么是OpenCV  34

2.5.2  OpenCV的历史与发展  35

2.5.3  OpenCV的应用领域  35

2.5.4  OpenCV安装  35

2.5.5  OpenCV基础操作  36

2.6　python其他的有关图像处理库  42

2.6.1  Matplotlib库  42

2.6.2  PyTorch库  45

2.6.3  TensorFlow库  46

2.7  思考练习  47

第3章  图像基本运算  49

3.1  点运算  50

3.1.1  线性点运算  50

3.1.2  非线性点运算  55

3.2  算术运算  64

3.2.1  加法运算  65

3.2.2  减法运算  68

3.2.3  乘法运算  70

3.2.4  除法运算  71

3.3  几何运算  73

3.3.1  仿射变换  73

3.3.2  平移变换  75

3.3.3  旋转变换  77

3.3.4  镜像变换  78

3.3.5  缩放变换  80

3.3.6  透视变换  83

3.4  思考练习  85

第4章  图像变换  86

4.1  图像变换概述  87

4.1.1  图像变换的主要作用  87

4.1.2  图像变换的方法  87

4.1.3  图像变换的步骤  88

4.1.4　实例及代码实现  89

4.2  离散傅里叶变换  90

4.2.1  离散傅里叶变换的定义  90

4.2.2  离散傅里叶变换的特点  90

4.2.3  实例及代码实现  91

4.2.4  应用领域  95

4.3  图像傅里叶变换频谱分析  96

4.3.1  基本原理  96

4.3.2  常用的频谱分析方法  96

4.3.3  实例及代码实现  97

4.4  离散余弦变换  103

4.4.1  定义和原理  103

4.4.2  特点和优势  104

4.4.3  实例及代码实现  104

4.5  思考练习  107

第5章  图像增强  108

5.1  图像增强概述  109

5.1.1  图像增强的主要作用  109

5.1.2  图像增强的方法  111

5.1.3  图像增强的步骤  112

5.2  直方图均衡  113

5.2.1  直方图均衡的原理  113

5.2.2  直方图均衡的特点  114

5.2.3  实例及代码实现  115

5.3  空间域滤波增强  118

5.3.1  平滑滤波  119

5.3.2  锐化滤波  126

5.4  频率域平滑滤波器  133

5.4.1  概述  133

5.4.2  理想低通滤波器  133

5.4.3  Butterworth低通滤波器  136

5.4.4  高斯低通滤波器  138

5.5  频率域锐化滤波器  140

5.5.1  概述  141

5.5.2  理想高通滤波器  141

5.5.3  Butterworth高通滤波器  143

5.5.4 高斯高通滤波器  144

5.6  思考练习  146

第6章  图像复原  148

6.1  图像复原及退化模型  149

6.1.1  图像复原及相关概念  149

6.1.2  图像复原的方法和步骤  149

6.1.3  退化模型的表示  150

6.1.4  常见退化模型及形式  151

6.2  图像噪声  152

6.2.1  图像噪声的分类  152

6.2.2  图像噪声模型应用领域  153

6.2.3　实例及代码实现  153

6.3  空间域滤波复原  158

6.3.1  基本原理  158

6.3.2  空间域滤波复原的基本步骤  158

6.3.3  空间域滤波复原的分类  159

6.4  频率域滤波复原  177

6.4.1  主要原理  177

6.4.2  滤波方法及实现步骤  177

6.4.3  频率域滤波的特点  177

6.4.4  带通滤波器  178

6.4.5  带阻滤波器  180

6.4.6  陷波滤波器  184

6.5  估计退化函数  185

6.5.1  常见估计退化函数的方法  186

6.5.2  考虑因素  186

6.6  逆滤波和维纳滤波  189

6.6.1  逆滤波  190

6.6.2  维纳滤波  194

6.7  思考练习  197

第7章  图像压缩编码  199

7.1  数字图像压缩编码基础  200

7.1.1  图像压缩的定义和分类  200

7.1.2  冗余与压缩效率  203

7.1.3  信源编码与信道编码的区别与联系  208

7.2  变长编码  211

7.2.1  霍夫曼编码  211

7.2.2  游程编码  219

7.2.3  字典编码  222

7.2.4　LZW算法  223

7.3  算术编码  226

7.3.1  算术编码原理  226

7.3.2  算术编码算法实现  227

7.3.3  算术编码的优势和挑战  230

7.4  变换编码  231

7.4.1  DCT的应用  232

7.4.2  小波变换  235

7.4.3  其他变换方法  236

7.5  思考练习  237

第8章  图像分割  239

8.1  阈值分割  240

8.1.1  基本原理  240

8.1.2  阈值的选择  240

8.1.3  阈值分割的类型  240

8.1.4  代码实现  241

8.1.5  应用领域  243

8.2  边缘分割  243

8.2.1  基本原理  243

8.2.2  常用的边缘检测算法  243

8.2.3  代码实现  248

8.2.4  形态学运算函数  252

8.2.5  边缘分割的优缺点分析  254

8.2.6  边缘分割的应用场景  254

8.3  区域分割  254

8.3.1  区域生长法  255

8.3.2  区域分裂与合并法  260

8.4  聚类分割  264

8.4.1  基本原理  264

8.4.2  常用聚类算法在图像分割中的应用  264

8.5  思考练习  268

第9章  彩色图像处理  269

9.1  彩色图像基础  270

9.2  彩色模型  271

9.2.1  彩色模型分类  272

9.2.2  RGB模型  272

9.2.3  CMY模型与CMYK模型  275

9.2.4  HSI模型和HSV模型  276

9.2.5  CIELab模型  279

9.2.6  YCbCr模型和YUV模型  279

9.3  伪彩色处理  284

9.3.1  伪彩色图像处理基础  284

9.3.2  灰度级到彩色变换  285

9.4  全彩色图像处理  288

9.4.1  全彩色图像处理基础  288

9.4.2  彩色图像增强  288

9.4.3  彩色图像平滑  297

9.4.4  彩色图像锐化  300

9.5  思考练习  305

第10章  图像表示与描述  307

10.1  图像表示描述的作用及应用场景  308

10.1.1　图像表示与描述的作用  308

10.1.2　图像表示描述的应用场景  308

10.2  颜色描述  309

10.2.1  颜色矩  309

10.2.2  颜色直方图  311

10.2.3  颜色集  313

10.3  纹理描述  315

10.3.1  矩分析法  315

10.3.2  灰度差分统计  316

10.3.3  灰度共生矩阵  318

10.3.4  局部二值模式  318

10.4  边界描述  322

10.4.1  链码描述  322

10.4.2  傅里叶描述  323

10.5  区域描述  326

10.5.1  几何特征  326

10.5.2  不变矩  330

10.6  思考练习  332

参考文献  333