數(shù)字圖像處理——使用Python分析與實(shí)現(xiàn)
定 價(jià):69 元
叢書名:高等學(xué)校電子信息類專業(yè)系列教材·新形態(tài)教材
本書系統(tǒng)介紹了數(shù)字圖像處理理論和技術(shù)的基本概念、原理、方法和Python實(shí)現(xiàn),內(nèi)容全面,重視實(shí)踐,便于學(xué)習(xí)。全書共分為12章,內(nèi)容包括緒論、數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)、圖像基礎(chǔ)性運(yùn)算、圖像的正交變換、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理、彩色圖像處理、圖像分割、圖像描述與分析、特征檢測(cè)與匹配,以及圖像編碼,涵蓋了數(shù)字圖像處理的核心內(nèi)容。本書配以教學(xué)課件、Python程序代碼、微課視頻、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、思維導(dǎo)圖及教學(xué)建議等數(shù)字資源,便于讀者學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字圖像處理的算法理論、程序?qū)崿F(xiàn)。本書可以作為高等學(xué)校信息與通信工程、信號(hào)與信息處理、電子、計(jì)算機(jī)、遙感等專業(yè)本科生或研究生的教材或參考書,也可以作為工程技術(shù)人員和從事相關(guān)研究與應(yīng)用的人員的參考用書。
本書是作者在總結(jié)多年數(shù)字圖像處理課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合本科生教學(xué)特點(diǎn)編寫而成的。全書理論聯(lián)系實(shí)際,層次分明,語(yǔ)言敘述深入淺出,力求讓讀者快速掌握數(shù)字圖像處理的概念、原理和方法,能初步運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題,為數(shù)字圖像處理及相關(guān)領(lǐng)域的研究打下基礎(chǔ)。易教易學(xué) 配備大量的實(shí)例和豐富的教學(xué)資源,便于多種教學(xué)模式的開展;對(duì)各種圖像處理算法結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解,形象易懂,配以思維導(dǎo)圖,便于初學(xué)者學(xué)習(xí)和理解。注重實(shí)踐 系統(tǒng)闡述算法理論的同時(shí),配以Python程序及運(yùn)算結(jié)果,加深讀者對(duì)各種算法的理解。在各章習(xí)題中編制實(shí)踐題目,可以加強(qiáng)實(shí)踐練習(xí)。層次分明 采用模塊式內(nèi)容安排模式,由基礎(chǔ)概念逐漸過渡到綜合實(shí)例,由基礎(chǔ)處理逐漸過渡到綜合性處理,闡述由淺入深,符合學(xué)習(xí)規(guī)律。
教學(xué)資源微課視頻教學(xué)課件 程序代碼 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教學(xué)建議注:微課視頻在書中掃碼即可觀看,其他資源可到清華大學(xué)出版社網(wǎng)站本書頁(yè)面(或人工智能科學(xué)與技術(shù)微信公眾號(hào))下載。
數(shù)字圖像處理是利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行變換、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、壓縮、分析、理解的理論、方法和技術(shù),是現(xiàn)代信息處理的研究熱點(diǎn)。數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅速,應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活和科學(xué)技術(shù)等方面產(chǎn)生了巨大的影響。
數(shù)字圖像處理技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用,離不開計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)。目前的教材多是采用MATLAB仿真,隨著Python語(yǔ)言的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,利用Python對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行處理的需求逐漸增大。因此,本書在講解數(shù)字圖像處理算法原理后,利用Python語(yǔ)言和OpenCV、NumPy、SciPy、Matplotlib等擴(kuò)展庫(kù)進(jìn)行程序設(shè)計(jì),便于移植以及和后續(xù)處理銜接。
本書共分為12章,內(nèi)容包括緒論、數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)、圖像基礎(chǔ)性運(yùn)算、圖像的正交變換、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理、彩色圖像處理、圖像分割、圖像描述與分析、特征檢測(cè)與匹配,以及圖像編碼,這些內(nèi)容涵蓋了數(shù)字圖像處理的重點(diǎn)。
本書配以教學(xué)課件、Python程序代碼、微課視頻、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、思維導(dǎo)圖及教學(xué)建議等數(shù)字資源,便于讀者學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字圖像處理的算法理論、程序?qū)崿F(xiàn)。除算法配套程序外,本書還在第3章、第5章、第7章和第8章設(shè)計(jì)了綜合實(shí)例,以加深讀者對(duì)處理算法的綜合理解,提高讀者的實(shí)踐能力。每章安排有具體的習(xí)題以及實(shí)踐題目,讀者可以根據(jù)需要選做。
本書由蔡利梅編寫,在編寫過程中參考了大量圖像處理的文獻(xiàn)、仿真工具的文檔資料,再次對(duì)這些文獻(xiàn)資料的作者表示真誠(chéng)的感謝。由于編者學(xué)識(shí)水平有限,書中不足之處敬請(qǐng)讀者不吝指正。
編者2025年8月
蔡利梅:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與控制工程學(xué)院副教授。長(zhǎng)期從事圖像處理與模式識(shí)別領(lǐng)域的教學(xué)和研究工作。先后開設(shè)圖像處理模式識(shí)別計(jì)算機(jī)圖形學(xué)數(shù)字視頻技術(shù)圖像分析及識(shí)別等多門本科生及研究生課程。獲高等學(xué)?茖W(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、河南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)、中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等省部級(jí)以上科技獎(jiǎng)勵(lì)8項(xiàng),以及其他科技獎(jiǎng)勵(lì)6項(xiàng);獲授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng);出版教材4部,科技圖書1部;獲校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)1項(xiàng),全國(guó)煤炭行業(yè)教育教學(xué)成果獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng),并多次獲校級(jí)教書育人先進(jìn)個(gè)人百佳教師等榮譽(yù)。
第1章緒論1.1圖像的基本概念1.1.1視覺與圖像1.1.2圖像的表示1.2數(shù)字圖像處理1.2.1數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容1.2.2數(shù)字圖像處理技術(shù)的分類1.2.3數(shù)字圖像處理的應(yīng)用1.3數(shù)字圖像處理面臨的問題1.4相關(guān)術(shù)語(yǔ)1.5圖像處理仿真習(xí)題第2章數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)微課視頻6分鐘2.1人眼視覺系統(tǒng)2.1.1人眼基本構(gòu)造2.1.2視覺過程2.1.3明暗視覺2.1.4顏色視覺2.1.5立體視覺2.1.6視覺暫留2.2色度學(xué)基礎(chǔ)與顏色模型2.2.1顏色匹配2.2.2CIE 1931RGB系統(tǒng)2.2.3CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)2.2.4CIE 1976 L*a*b*均勻顏色空間2.2.5孟塞爾表色系統(tǒng)2.2.6常用顏色模型2.3數(shù)字圖像的生成與表示2.3.1圖像信號(hào)的數(shù)字化2.3.2數(shù)字圖像類型2.3.3數(shù)字圖像的數(shù)值描述2.4圖像類型轉(zhuǎn)換2.4.1多值圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像2.4.2彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像2.4.3灰度圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像習(xí)題第3章圖像基礎(chǔ)性運(yùn)算微課視頻18分鐘3.1點(diǎn)運(yùn)算3.2鄰域運(yùn)算3.3插值運(yùn)算3.4幾何變換3.4.1圖像幾何變換原理3.4.2圖像平移3.4.3圖像鏡像3.4.4圖像旋轉(zhuǎn)3.4.5圖像縮放3.4.6圖像錯(cuò)切3.4.7圖像轉(zhuǎn)置3.5代數(shù)運(yùn)算3.5.1加法運(yùn)算3.5.2減法運(yùn)算3.5.3乘法運(yùn)算3.5.4除法運(yùn)算3.5.5邏輯運(yùn)算3.6上采樣和下采樣3.7綜合實(shí)例習(xí)題第4章圖像的正交變換微課視頻16分鐘4.1離散傅里葉變換4.1.1離散傅里葉變換的定義4.1.2離散傅里葉變換的實(shí)現(xiàn)4.1.3離散傅里葉變換的性質(zhì)4.1.4離散傅里葉變換在圖像處理中的應(yīng)用4.2離散余弦變換4.2.1離散余弦變換的定義4.2.2離散余弦變換的實(shí)現(xiàn)4.2.3離散余弦變換在圖像處理中的應(yīng)用4.3KL變換4.3.1KL變換原理4.3.2圖像KL變換4.3.3KL變換在圖像處理中的應(yīng)用4.4Radon變換4.4.1Radon變換的原理4.4.2Radon變換的實(shí)現(xiàn)4.4.3Radon變換的應(yīng)用4.5Hadamard變換4.6小波變換4.6.1概述4.6.2小波4.6.3連續(xù)小波變換4.6.4離散小波變換4.6.5正交小波與多分辨分析4.6.6二維小波變換4.6.7小波變換在圖像處理中的應(yīng)用習(xí)題第5章圖像增強(qiáng)微課視頻25分鐘5.1灰度級(jí)變換5.1.1線性灰度級(jí)變換5.1.2非線性灰度級(jí)變換5.2直方圖修正法5.2.1灰度直方圖5.2.2直方圖均衡化5.2.3限制對(duì)比度自適應(yīng)直方圖均衡化5.3空間域平滑濾波5.3.1圖像中的噪聲5.3.2均值濾波5.3.3高斯濾波5.3.4雙邊濾波5.3.5中值濾波5.4空間域銳化濾波5.4.1邊緣分析5.4.2一階微分算子5.4.3二階微分算子5.4.4高斯濾波與微分運(yùn)算5.5頻域?yàn)V波5.5.1低通濾波5.5.2高通濾波5.5.3同態(tài)濾波5.6綜合實(shí)例習(xí)題第6章圖像復(fù)原6.1圖像退化模型6.1.1連續(xù)退化模型6.1.2離散退化模型6.1.3圖像復(fù)原6.2圖像退化函數(shù)的估計(jì)6.2.1基于模型的估計(jì)法6.2.2基于退化圖像本身特性的估計(jì)法6.3圖像復(fù)原的代數(shù)方法6.3.1無(wú)約束最小二乘方復(fù)原6.3.2約束復(fù)原6.4典型圖像復(fù)原方法6.4.1逆濾波復(fù)原6.4.2維納濾波復(fù)原6.4.3等功率譜濾波6.4.4幾何均值濾波6.4.5約束最小二乘方濾波6.4.6RichardsonLucy算法6.5盲去卷積復(fù)原6.6幾何失真校正習(xí)題第7章圖像的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理7.1數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本概念7.2二值圖像數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理7.2.1基本形態(tài)變換7.2.2復(fù)合形態(tài)變換7.2.3圖像平滑7.2.4邊緣提取7.2.5區(qū)域填充7.2.6擊中擊不中變換7.3灰度圖像數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理7.3.1灰度圖像的膨脹運(yùn)算和腐蝕運(yùn)算7.3.2灰度圖像的開運(yùn)算和閉運(yùn)算7.3.3形態(tài)學(xué)梯度7.3.4Tophat和Bottomhat變換7.4綜合實(shí)例習(xí)題第8章彩色圖像處理微課視頻7分鐘8.1色彩空間變換8.2彩色圖像增強(qiáng)8.2.1色彩通道獨(dú)立處理法8.2.2彩色空間變換法8.2.3Retinex方法8.3彩色邊緣檢測(cè)8.4色彩平衡8.4.1簡(jiǎn)單白平衡算法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最大顏色值平衡算法8.5色彩變換8.5.1色彩濾鏡8.5.2色彩遷移8.6綜合實(shí)例習(xí)題第9章圖像分割微課視頻20分鐘9.1閾值分割9.1.1全局閾值法9.1.2自適應(yīng)閾值法9.2邊界分割9.2.1邊界改良9.2.2邊界跟蹤9.3區(qū)域分割9.3.1區(qū)域生長(zhǎng)9.3.2區(qū)域合并9.3.3區(qū)域分裂9.3.4區(qū)域分裂合并9.3.5聚類分割9.4分水嶺分割9.5形變模型分割9.5.1經(jīng)典Snake模型9.5.2幾何形變模型9.6圖割分割9.6.1原理9.6.2優(yōu)化求解習(xí)題第10章圖像描述與分析微課視頻14分鐘10.1邊界描述10.1.1形狀矩陣10.1.2邊界鏈碼10.1.3傅里葉描述子10.1.4邊界幾何特征10.1.5片段序列10.2區(qū)域形狀描述10.2.1矩10.2.2中軸變換10.2.3區(qū)域的幾何特征10.2.4梯度方向直方圖10.2.5Haarlike特征10.3紋理描述10.3.1灰度共生矩陣法10.3.2Laws紋理能量度量10.3.3LBP特征10.3.4分形紋理描述習(xí)題第11章特征檢測(cè)與匹配微課視頻12分鐘11.1角點(diǎn)檢測(cè)11.1.1方法概述11.1.2Harris角點(diǎn)檢測(cè)11.1.3最小特征值角點(diǎn)檢測(cè)11.1.4SUSAN角點(diǎn)檢測(cè)11.1.5FAST角點(diǎn)檢測(cè)11.2線條檢測(cè)11.2.1Hough變換11.2.2LSD算法11.3局部不變特征檢測(cè)與描述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匹配策略與算法習(xí)題第12章圖像編碼12.1圖像編碼的基本理論12.1.1圖像壓縮的可能性12.1.2圖像編碼方法的分類12.1.3圖像編碼壓縮術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)介12.2圖像的無(wú)損壓縮編碼12.2.1Huffman編碼12.2.2算術(shù)編碼12.2.3行程長(zhǎng)度編碼12.2.4LZW編碼12.3圖像的有損壓縮編碼12.3.1預(yù)測(cè)編碼12.3.2變換編碼12.4JPEG標(biāo)準(zhǔn)和JPEG 200012.4.1JPEG標(biāo)準(zhǔn)12.4.2JPEG 2000習(xí)題參考文獻(xiàn)