数字图像处理——使用Python分析与实现
定 价:69 元
丛书名:高等学校电子信息类专业系列教材·新形态教材
本书系统介绍了数字图像处理理论和技术的基本概念、原理、方法和Python实现,内容全面,重视实践,便于学习。全书共分为12章,内容包括绪论、数字图像处理基础、图像基础性运算、图像的正交变换、图像增强、图像复原、图像的数学形态学处理、彩色图像处理、图像分割、图像描述与分析、特征检测与匹配,以及图像编码,涵盖了数字图像处理的核心内容。本书配以教学课件、Python程序代码、微课视频、实验指导、思维导图及教学建议等数字资源,便于读者学习和掌握数字图像处理的算法理论、程序实现。本书可以作为高等学校信息与通信工程、信号与信息处理、电子、计算机、遥感等专业本科生或研究生的教材或参考书,也可以作为工程技术人员和从事相关研究与应用的人员的参考用书。
本书是作者在总结多年数字图像处理课程教学经验的基础上,结合本科生教学特点编写而成的。全书理论联系实际,层次分明,语言叙述深入浅出,力求让读者快速掌握数字图像处理的概念、原理和方法,能初步运用所学知识解决实际问题,为数字图像处理及相关领域的研究打下基础。易教易学 配备大量的实例和丰富的教学资源,便于多种教学模式的开展;对各种图像处理算法结合实例进行讲解,形象易懂,配以思维导图,便于初学者学习和理解。注重实践 系统阐述算法理论的同时,配以Python程序及运算结果,加深读者对各种算法的理解。在各章习题中编制实践题目,可以加强实践练习。层次分明 采用模块式内容安排模式,由基础概念逐渐过渡到综合实例,由基础处理逐渐过渡到综合性处理,阐述由浅入深,符合学习规律。
教学资源微课视频教学课件 程序代码 实验指导教学建议注:微课视频在书中扫码即可观看,其他资源可到清华大学出版社网站本书页面(或人工智能科学与技术微信公众号)下载。
数字图像处理是利用计算机对图像进行变换、增强、复原、分割、压缩、分析、理解的理论、方法和技术,是现代信息处理的研究热点。数字图像处理技术发展迅速,应用领域越来越广泛,对国民经济、社会生活和科学技术等方面产生了巨大的影响。
数字图像处理技术的学习和应用,离不开计算机仿真和实验。目前的教材多是采用MATLAB仿真,随着Python语言的应用越来越广泛,利用Python对数字图像进行处理的需求逐渐增大。因此,本书在讲解数字图像处理算法原理后,利用Python语言和OpenCV、NumPy、SciPy、Matplotlib等扩展库进行程序设计,便于移植以及和后续处理衔接。
本书共分为12章,内容包括绪论、数字图像处理基础、图像基础性运算、图像的正交变换、图像增强、图像复原、图像的数学形态学处理、彩色图像处理、图像分割、图像描述与分析、特征检测与匹配,以及图像编码,这些内容涵盖了数字图像处理的重点。
本书配以教学课件、Python程序代码、微课视频、实验指导、思维导图及教学建议等数字资源,便于读者学习和掌握数字图像处理的算法理论、程序实现。除算法配套程序外,本书还在第3章、第5章、第7章和第8章设计了综合实例,以加深读者对处理算法的综合理解,提高读者的实践能力。每章安排有具体的习题以及实践题目,读者可以根据需要选做。
本书由蔡利梅编写,在编写过程中参考了大量图像处理的文献、仿真工具的文档资料,再次对这些文献资料的作者表示真诚的感谢。由于编者学识水平有限,书中不足之处敬请读者不吝指正。
编者2025年8月
蔡利梅:中国矿业大学信息与控制工程学院副教授。长期从事图像处理与模式识别领域的教学和研究工作。先后开设图像处理模式识别计算机图形学数字视频技术图像分析及识别等多门本科生及研究生课程。获高等学校科学技术进步奖二等奖、河南省科学技术进步奖二等奖、江苏省科学技术奖三等奖、中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖等省部级以上科技奖励8项,以及其他科技奖励6项;获授权发明专利2项;出版教材4部,科技图书1部;获校级教学成果奖特等奖1项、一等奖1项,全国煤炭行业教育教学成果奖三等奖1项,并多次获校级教书育人先进个人百佳教师等荣誉。
第1章绪论1.1图像的基本概念1.1.1视觉与图像1.1.2图像的表示1.2数字图像处理1.2.1数字图像处理的主要内容1.2.2数字图像处理技术的分类1.2.3数字图像处理的应用1.3数字图像处理面临的问题1.4相关术语1.5图像处理仿真习题第2章数字图像处理基础微课视频6分钟2.1人眼视觉系统2.1.1人眼基本构造2.1.2视觉过程2.1.3明暗视觉2.1.4颜色视觉2.1.5立体视觉2.1.6视觉暂留2.2色度学基础与颜色模型2.2.1颜色匹配2.2.2CIE 1931RGB系统2.2.3CIE 1931标准色度系统2.2.4CIE 1976 L*a*b*均匀颜色空间2.2.5孟塞尔表色系统2.2.6常用颜色模型2.3数字图像的生成与表示2.3.1图像信号的数字化2.3.2数字图像类型2.3.3数字图像的数值描述2.4图像类型转换2.4.1多值图像转换为二值图像2.4.2彩色图像转换为灰度图像2.4.3灰度图像转换为彩色图像习题第3章图像基础性运算微课视频18分钟3.1点运算3.2邻域运算3.3插值运算3.4几何变换3.4.1图像几何变换原理3.4.2图像平移3.4.3图像镜像3.4.4图像旋转3.4.5图像缩放3.4.6图像错切3.4.7图像转置3.5代数运算3.5.1加法运算3.5.2减法运算3.5.3乘法运算3.5.4除法运算3.5.5逻辑运算3.6上采样和下采样3.7综合实例习题第4章图像的正交变换微课视频16分钟4.1离散傅里叶变换4.1.1离散傅里叶变换的定义4.1.2离散傅里叶变换的实现4.1.3离散傅里叶变换的性质4.1.4离散傅里叶变换在图像处理中的应用4.2离散余弦变换4.2.1离散余弦变换的定义4.2.2离散余弦变换的实现4.2.3离散余弦变换在图像处理中的应用4.3KL变换4.3.1KL变换原理4.3.2图像KL变换4.3.3KL变换在图像处理中的应用4.4Radon变换4.4.1Radon变换的原理4.4.2Radon变换的实现4.4.3Radon变换的应用4.5Hadamard变换4.6小波变换4.6.1概述4.6.2小波4.6.3连续小波变换4.6.4离散小波变换4.6.5正交小波与多分辨分析4.6.6二维小波变换4.6.7小波变换在图像处理中的应用习题第5章图像增强微课视频25分钟5.1灰度级变换5.1.1线性灰度级变换5.1.2非线性灰度级变换5.2直方图修正法5.2.1灰度直方图5.2.2直方图均衡化5.2.3限制对比度自适应直方图均衡化5.3空间域平滑滤波5.3.1图像中的噪声5.3.2均值滤波5.3.3高斯滤波5.3.4双边滤波5.3.5中值滤波5.4空间域锐化滤波5.4.1边缘分析5.4.2一阶微分算子5.4.3二阶微分算子5.4.4高斯滤波与微分运算5.5频域滤波5.5.1低通滤波5.5.2高通滤波5.5.3同态滤波5.6综合实例习题第6章图像复原6.1图像退化模型6.1.1连续退化模型6.1.2离散退化模型6.1.3图像复原6.2图像退化函数的估计6.2.1基于模型的估计法6.2.2基于退化图像本身特性的估计法6.3图像复原的代数方法6.3.1无约束最小二乘方复原6.3.2约束复原6.4典型图像复原方法6.4.1逆滤波复原6.4.2维纳滤波复原6.4.3等功率谱滤波6.4.4几何均值滤波6.4.5约束最小二乘方滤波6.4.6RichardsonLucy算法6.5盲去卷积复原6.6几何失真校正习题第7章图像的数学形态学处理7.1数学形态学的基本概念7.2二值图像数学形态学处理7.2.1基本形态变换7.2.2复合形态变换7.2.3图像平滑7.2.4边缘提取7.2.5区域填充7.2.6击中击不中变换7.3灰度图像数学形态学处理7.3.1灰度图像的膨胀运算和腐蚀运算7.3.2灰度图像的开运算和闭运算7.3.3形态学梯度7.3.4Tophat和Bottomhat变换7.4综合实例习题第8章彩色图像处理微课视频7分钟8.1色彩空间变换8.2彩色图像增强8.2.1色彩通道独立处理法8.2.2彩色空间变换法8.2.3Retinex方法8.3彩色边缘检测8.4色彩平衡8.4.1简单白平衡算法8.4.2灰度世界白平衡算法8.4.3完美反射白平衡算法8.4.4最大颜色值平衡算法8.5色彩变换8.5.1色彩滤镜8.5.2色彩迁移8.6综合实例习题第9章图像分割微课视频20分钟9.1阈值分割9.1.1全局阈值法9.1.2自适应阈值法9.2边界分割9.2.1边界改良9.2.2边界跟踪9.3区域分割9.3.1区域生长9.3.2区域合并9.3.3区域分裂9.3.4区域分裂合并9.3.5聚类分割9.4分水岭分割9.5形变模型分割9.5.1经典Snake模型9.5.2几何形变模型9.6图割分割9.6.1原理9.6.2优化求解习题第10章图像描述与分析微课视频14分钟10.1边界描述10.1.1形状矩阵10.1.2边界链码10.1.3傅里叶描述子10.1.4边界几何特征10.1.5片段序列10.2区域形状描述10.2.1矩10.2.2中轴变换10.2.3区域的几何特征10.2.4梯度方向直方图10.2.5Haarlike特征10.3纹理描述10.3.1灰度共生矩阵法10.3.2Laws纹理能量度量10.3.3LBP特征10.3.4分形纹理描述习题第11章特征检测与匹配微课视频12分钟11.1角点检测11.1.1方法概述11.1.2Harris角点检测11.1.3最小特征值角点检测11.1.4SUSAN角点检测11.1.5FAST角点检测11.2线条检测11.2.1Hough变换11.2.2LSD算法11.3局部不变特征检测与描述11.3.1SIFT描述子11.3.2SURF描述子11.3.3BRISK描述子11.3.4MSER描述子11.4特征匹配11.4.1相似性度量11.4.2匹配策略与算法习题第12章图像编码12.1图像编码的基本理论12.1.1图像压缩的可能性12.1.2图像编码方法的分类12.1.3图像编码压缩术语简介12.2图像的无损压缩编码12.2.1Huffman编码12.2.2算术编码12.2.3行程长度编码12.2.4LZW编码12.3图像的有损压缩编码12.3.1预测编码12.3.2变换编码12.4JPEG标准和JPEG 200012.4.1JPEG标准12.4.2JPEG 2000习题参考文献