本书系统地介绍图像处理和分析的基本原理、典型方法和实用技术，主要内容包括绪论、图像采集、空域图像增强、频域图像增强、图像恢复、图像投影重建、图像编码基础、图像编码技术和标准、图像信息安全、图像分割、目标表达和描述、特征提取和测量误差、彩色图像处理和分析、视频图像处理和分析、数学形态学方法。读者可从中了解图像处理和分析的基本思路和常用技术，并能据此解决实际图像应用中的具体问题。本书例题丰富多样，每章均有总结和复习要点、思考题和练习题(部分练习题提供了解答)。

本书可作为信号与信息处理、通信与信息系统、电子与通信工程、模式识别与智能系统、计算机科学和计算机视觉等学科大学本科专业的基础课教材，也适合用作远程教育或继续教育中电子技术、计算机应用等专业大学本科和研究生课程的教材，还可供涉及图像技术应用行业(如生物医学、电视广播、工业自动化、文档识别、机器人、电子医疗设备、遥感测绘、智能交通和军事侦察等)的科技工作者自学和科研参考。

第1章 绪论

 1.1 图像概述

 1.1.1 基本概念和术语

 1.1.2 不同波段的图像示例

 1.1.3 不同类型的图像示例

 1.1.4 图像应用的领域

 1.2 图像工程概述

 1.2.1 图像工程的3个层次

 1.2.2 相关学科

 1.2.3 图像处理分析系统的组成

 1.3 图像表示和显示

 1.3.1 图像和像素的表示

 1.3.2 图像显示

 1.4 图像存储与格式

 1.4.1 图像存储器件

 1.4.2 图像文件格式

 1.5 本书内容提要

 1.5.1 图像技术分类和选取

 1.5.2 图像处理和图像分析

 1.5.3 如何学习使用本书

 总结和复习

第2章 图像采集

 2.1 几何成像模型

 2.1.1 投影成像几何

 2.1.2 基本成像模型

 2.1.3 一般成像模型

 2.2 亮度成像模型

 2.3 采样和量化

 2.3.1 空间分辨率和幅度分辨率

 2.3.2 图像质量与采样和量化

 2.4 像素间联系

 2.4.1 像素邻域

 2.4.2 像素间距离

 2.5 图像坐标变换和应用

 2.5.1 基本坐标变换

 2.5.2 仿射变换

 2.5.3 几何失真校正

 总结和复习

第3章 空域图像增强

 3.1 灰度映射

 3.1.1 灰度映射原理

 3.1.2 灰度映射示例

 3.2 图像运算

 3.2.1 算术运算

 3.2.2 逻辑运算

 3.3 直方图修正

 3.3.1 直方图均衡化

 3.3.2 直方图规定化

 3.4 空域滤波

 3.4.1 原理和分类

 3.4.2 线性平滑滤波器

 3.4.3 线性锐化滤波器

 3.4.4 非线性平滑滤波器

 3.4.5 非线性锐化滤波器

 总结和复习

第4章 频域图像增强

 4.1 傅里叶变换

 4.1.12 -D傅里叶变换

 4.1.2 傅里叶变换定理

 4.1.3 傅里叶变换特性

 4.2 低通滤波器

 4.2.1 理想低通滤波器

 4.2.2 实用低通滤波器

 4.3 高通滤波器

 4.3.1 基本高通滤波器

 4.3.2 特殊高通滤波器

 4.4 带阻带通滤波器

 4.4.1 带阻滤波器

 4.4.2 带通滤波器

 4.4.3 陷波滤波器

 4.4.4 交互消除周期噪声

 4.5 同态滤波器

 4.6 空域技术与频域技术

 4.6.1 空域技术的频域分析

 4.6.2 空域或频域技术的选择

 总结和复习

第5章 图像恢复

 5.1 图像退化和噪声

 5.1.1 图像退化示例

 5.1.2 基本退化模型

 5.1.3 典型噪声

 5.1.4 噪声概率密度函数

 5.2 空域噪声滤波器

 5.2.1 均值滤波器

 5.2.2 排序统计滤波器

 5.3 组合滤波器

 5.3.1 混合滤波器

 5.3.2 选择性滤波器

 5.4 无约束恢复

 5.4.1 无约束恢复模型

 5.4.2 逆滤波

 5.5 有约束恢复

 5.5.1 有约束恢复模型

 5.5.2 维纳滤波器

 5.6 图像修补

 5.6.1 图像修补原理

 5.6.2 图像修补示例

 5.7 图像超分辨率

 5.7.1 基本模型

 5.7.2 基于单幅图像的超分辨率

复原

 5.7.3 基于多幅图像的超分辨率

重建

 总结和复习

第6章 图像投影重建

 6.1 投影重建方式

 6.1.1 透射断层成像

 6.1.2 发射断层成像

 6.1.3 反射断层成像

 6.1.4 电阻抗断层成像

 6.1.5 磁共振成像

 6.2 投影重建原理

 6.2.1 基本模型

 6.2.2 拉东变换

 6.2.3 逆投影

 6.3 傅里叶反变换重建

 6.3.1 基本步骤和定义

 6.3.2 傅里叶反变换重建公式

 6.3.3 头部模型重建

 6.4 卷积逆投影重建

 6.4.1 连续公式推导

 6.4.2 离散计算

 6.4.3 扇束投影重建

 6.5 级数展开重建

 6.5.1 重建模型

 6.5.2 代数重建技术

 6.5.3 级数法的一些特点

 6.6 迭代变换重建

 总结和复习

第7章 图像编码基础

 7.1 图像压缩和数据冗余

 7.1.1 图像压缩原理

 7.1.2 数据冗余类型

 7.2 图像保真度

 7.2.1 客观保真度准则

 7.2.2 主观保真度准则

 7.3 编码定理

 7.3.1 信息和信源描述

 7.3.2 无失真编码定理

 7.4 变长编码

 7.4.1 哥伦布编码

 7.4.2 香农-法诺编码

 7.4.3 哈夫曼编码

 7.4.4 算术编码

 7.5 位平面编码

 7.5.1 位面分解

 7.5.2 位面编码

 总结和复习

第8章 图像编码技术和标准

 8.1 预测编码

 8.1.1 无损预测编码

 8.1.2 有损预测编码

 8.2 余弦变换编码

 8.2.1 离散余弦变换

 8.2.2 基于DCT的编码

 8.3 小波变换编码

 8.3.1 小波变换基础

 8.3.2 离散小波变换

 8.3.3 基于DWT的编码

 8.3.4 基于提升小波的编码

 8.4 图像压缩国际标准

 8.4.1 二值图像压缩国际标准

 8.4.2 灰度图像压缩国际标准

 总结和复习

第9章 图像信息安全

 9.1 水印原理和特性

 9.1.1 水印的嵌入和检测

 9.1.2 水印的两个重要特性

 9.1.3 水印的分类方法

 9.2 变换域图像水印

 9.2.1 DCT域图像水印

 9.2.2 DWT域图像水印

 9.3 图像认证和取证

 9.3.1 基本概念

 9.3.2 图像可逆认证

 9.3.3 图像被动取证

 9.3.4 图像取证示例

 9.3.5 图像反取证

 9.4 图像信息隐藏

 9.4.1 信息隐藏技术分类

 9.4.2 基于迭代混合的图像隐藏

 总结和复习

第10章 图像分割

 10.1 定义和技术分类

 10.1.1 图像分割定义

 10.1.2 图像分割技术分类

 10.2 并行边界技术

 10.2.1 边缘及检测原理

 10.2.2 一阶导数算子

 10.2.3 二阶导数算子

 10.2.4 边界闭合

 10.3 串行边界技术

 10.3.1 图搜索

 10.3.2 动态规划

 10.4 并行区域技术

 10.4.1 原理和分类

 10.4.2 全局阈值的选取

 10.4.3 局部阈值的选取

 10.4.4 动态阈值的选取

 10.5 串行区域技术

 10.5.1 区域生长

 10.5.2 分裂合并

 总结和复习

第11章 目标表达和描述

 11.1 目标标记

 11.2 基于边界的表达

 11.2.1 技术分类

 11.2.2 链码

 11.2.3 边界段和凸包

 11.2.4 边界标记

 11.2.5 多边形

 11.2.6 地标点

 11.3 基于区域的表达

 11.3.1 技术分类

 11.3.2 空间占有数组

 11.3.3 四叉树

 11.3.4 金字塔

 11.3.5 围绕区域

 11.3.6 骨架

 11.4 基于边界的描述

 11.4.1 简单边界描述符

 11.4.2 形状数

 11.4.3 边界矩

 11.5 基于区域的描述

 11.5.1 简单区域描述符

 11.5.2 拓扑描述符

 11.5.3 不变矩

 总结和复习

第12章 特征提取和测量误差

 12.1 区域纹理特征及测量

 12.1.1 统计法

 12.1.2 结构法

 12.1.3 频谱法

 12.2 区域形状特征及测量

 12.2.1 形状紧凑性

 12.2.2 形状复杂性

 12.3 拓扑结构描述参数

 12.4 特征测量的准确度

 12.4.1 准确度和精确度

 12.4.2 影响测量准确度的因素

 12.4.3 采样密度选取

 12.4.4 直线长度测量

 总结和复习

第13章 彩色图像处理和分析

 13.1 基于物理的彩色模型

 13.1.1 三基色模型

 13.1.2 三基色相关模型

 13.2 基于感知的彩色模型

 13.2.1 HSI模型

 13.2.2 其他彩色感知模型

 13.3 伪彩色增强

 13.4 真彩色增强

 13.4.1 处理策略

 13.4.2 彩色单分量增强

 13.4.3 全彩色增强

 13.5 彩色图像消噪

 13.6 彩色图像分割

 13.6.1 彩色空间的选择

 13.6.2 彩色图像分割策略

 总结和复习

第14章 视频图像处理和分析

 14.1 视频表达和格式

 14.2 运动信息检测

 14.2.1 基于摄像机模型的检测

 14.2.2 基于差图像的检测

 14.3 视频滤波

 14.3.1 基于运动检测的滤波

 14.3.2 基于运动补偿的滤波

 14.3.3 消除匀速直线运动模糊

 14.4 视频压缩国际标准

 14.5 背景建模

 14.5.1 基本原理

 14.5.2 典型实用方法

 14.5.3 效果示例

 总结和复习

第15章 数学形态学方法

 15.1 二值形态学基本运算

 15.1.1 膨胀和腐蚀

 15.1.2 开启和闭合

 15.2 二值形态学组合运算

 15.2.1 击中-击不中变换

 15.2.2 组合运算

 15.3 二值形态学实用算法

 15.4 灰度形态学基本运算

 15.4.1 灰度图像排序

 15.4.2 灰度膨胀和腐蚀

 15.4.3 灰度开启和闭合

 15.5 灰度形态学组合运算

 总结和复习

部分思考题和练习题的参考解答

参考文献

索引

章毓晋，1989年获比利时列日大学应用科学博士学位。1989年至1993年先后为荷兰德尔夫特大学博士后及研究人员。1993年到清华大学工作，1997年起被聘为教授，1998年起被聘为博士生导师，2014年起被聘为教学科研系列的“长聘教授”。已在国内外发表了500多篇图像工程研究论文，出版了30多本教材和专著。现为中国图象图形学学会副理事长，该学会学术委员会主任。国际光学工程协会（SPIE）会士（因在图像工程方面的成就）；第24届国际图像处理会议（ICIP 2017）程序委员会主席。