前言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)圖像信息的不斷需求，數(shù)字圖像處理技術(shù)在近年來得到了迅速的發(fā)展，成為當(dāng)代科學(xué)研究和應(yīng)用開發(fā)中一道亮麗的風(fēng)景線。數(shù)字圖像處理技術(shù)以其信息量大、處理和傳輸方便、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，成為人類獲取信息的重要來源和利用信息的重要手段，并在宇宙探測、遙感、生物醫(yī)學(xué)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、公安、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，顯示出廣泛的應(yīng)用前景。數(shù)字圖像處理技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、生物科學(xué)、氣象學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、工程科學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn)，并已成為工科院校電子信息、電氣工程、醫(yī)學(xué)生物工程等專業(yè)的必修課。

盡管它很重要，但卻很少有以教材形式編寫的涉及數(shù)字圖像處理的理論原理和軟件實(shí)現(xiàn)方面的圖書。而本書恰好是為此目的而編寫的。它的主要目標(biāo)是提供一個(gè)可用現(xiàn)代軟件工具實(shí)現(xiàn)圖像處理算法的基礎(chǔ)。

MATLAB是當(dāng)今美國很流行的科學(xué)計(jì)算軟件。信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，科學(xué)計(jì)算在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在許多方面諸如控制論、時(shí)間序列分析、系統(tǒng)仿真、圖像信號(hào)處理等產(chǎn)生了大量的矩陣及其相應(yīng)的計(jì)算問題。自己去編寫大量的繁復(fù)的計(jì)算程序，不僅會(huì)消耗大量的時(shí)間和精力，減緩工作進(jìn)程，而且往往質(zhì)量不高。美國MATHWORK軟件公司推出的MATLAB軟件就是為了給人們提供一個(gè)方便的數(shù)值計(jì)算平臺(tái)而設(shè)計(jì)的。

MATLAB主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、數(shù)學(xué)可視化、系統(tǒng)仿真及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。由于其功能強(qiáng)大，而且簡單易學(xué)，MATLAB軟件已經(jīng)成為高校教師、科研人員和工作技術(shù)人員的必學(xué)軟件，能夠極大地提高工作效率和質(zhì)量。MATLAB軟件有一個(gè)專門工具，即圖像處理工具箱。圖像處理工具箱由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成，可以進(jìn)行諸如幾何操作、濾波和濾波器設(shè)計(jì)、圖像變換、圖像分析與圖像壓縮、編碼、增強(qiáng)、復(fù)原及形態(tài)學(xué)處理等圖像處理操作。

本書在第1版的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充和補(bǔ)充MATLAB知識(shí)、數(shù)字圖像處理知識(shí)，內(nèi)容以實(shí)踐為基礎(chǔ)，在實(shí)例中強(qiáng)調(diào)了如何用MATLAB解決圖像處理中的問題、難題，節(jié)省圖像處理工作者的時(shí)間和精力，提高圖像處理的效率。同時(shí)，本書還著重于圖像處理工具箱的具體應(yīng)用，通過具體的分析和詳細(xì)的實(shí)例，讓讀者不僅可以對(duì)MATLAB圖像處理工具箱函數(shù)的強(qiáng)大功能有一個(gè)深刻的了解，更能學(xué)會(huì)正確運(yùn)用該軟件快速解決實(shí)際問題的方法，從而提高分析和解決問題的實(shí)際能力。

本書的編寫具有如下特點(diǎn)。

（1）知識(shí)全面、新穎

從圖像形成到數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，再到數(shù)字圖像處理的基本理論、方法和技術(shù)，都予以介紹，同時(shí)還增加了對(duì)新理論、新方法和新技術(shù)的介紹。

（2）實(shí)用性強(qiáng)

對(duì)于一些應(yīng)用必須考慮的問題，如圖像采樣的標(biāo)準(zhǔn)等知識(shí)，進(jìn)行特別詳細(xì)的介紹。

（3）理論與實(shí)踐相結(jié)合

在介紹數(shù)字圖像處理的相關(guān)概念時(shí)都給出了相應(yīng)的MATLAB圖像處理的程序，使讀者對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)只需通過簡單的MATLAB程序即可進(jìn)行圖像處理實(shí)踐，大大提高了學(xué)習(xí)的興趣。

（4）啟迪應(yīng)用靈感

通過介紹數(shù)字圖像處理的典型應(yīng)用來啟迪讀者的應(yīng)用靈感，進(jìn)而起到拋磚引玉的作用。

本書以概要形式講述基本理論，并緊密結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用研究。全書共10章。

第1章　介紹了數(shù)字圖像的相關(guān)論述，主要包括數(shù)字圖像的發(fā)展、數(shù)字圖像處理的方法、MATLAB領(lǐng)略等內(nèi)容。

第2章　介紹了數(shù)字圖像處理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及運(yùn)算，主要包括圖像類型的轉(zhuǎn)換、線性系統(tǒng)、調(diào)諧信號(hào)、點(diǎn)運(yùn)算及代數(shù)運(yùn)算等內(nèi)容。

第3章　介紹了圖像編碼，主要包括圖像編碼基礎(chǔ)、熵編碼、預(yù)測編碼、變換編碼等內(nèi)容。

第4章　介紹了圖像復(fù)原，主要包括圖像從退化到復(fù)原、圖像噪聲、圖像復(fù)原法等內(nèi)容。

第5章　介紹了圖像幾何變換，主要包括幾何校正、插值、圖像的形變與位變、圖像復(fù)合變換等內(nèi)容。

第6章　介紹了圖像頻域變換，主要包括傅里葉變換、離散余弦變換、沃爾什-哈達(dá)瑪變換等內(nèi)容。

第7章　介紹了小波變換，主要包括小波分解和重構(gòu)算法、數(shù)字水印技術(shù)、小波包分析的應(yīng)用等內(nèi)容。

第8章　介紹了圖像增強(qiáng)，主要包括圖像噪聲、圖像增強(qiáng)處理分類、圖像的統(tǒng)計(jì)特性、空間域?yàn)V波等內(nèi)容。

第9章　介紹了圖像分割與邊緣檢測，主要包括點(diǎn)與線檢測、邊緣檢測、閾值化技術(shù)、邊界跟蹤等內(nèi)容。

第10章　介紹了圖像特征描述，主要包括顏色特征分析、幾何描述、形狀描述、區(qū)域描述等內(nèi)容。

本書主要由張德豐編寫，此外參加編寫的還有劉志為、欒穎、周品、曾虹雁、鄧俊輝、鄧秀乾、鄧耀隆、高泳崇、李嘉樂、李旭波、梁朗星、梁志成、劉超、劉泳、盧佳華、張棣華、張金林、鐘東山、李偉平、宋曉光和何正風(fēng)。

由于時(shí)間倉促，加之作者水平有限，所以錯(cuò)誤和疏漏之處在所難免。在此，誠懇地期望得到各領(lǐng)域的專家和廣大讀者的批評(píng)指正。

編著者

2015年6月