《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材：數字圖像處理學（第3版）》可作為高等學校電子信息科學與工程類本科生的教材和研究生的教學參考書，也可供從事信號與信息處理、通信、自動控制、遙感、生物工程、醫學成像、物理、化學、計算機科學乃至經濟、商務及社會科學的科研人員參考學習。

《普通高等教育“十一五”國家級規劃教材：數字圖像處理學（第3版）》是在前兩版的基礎上進一步修訂而成的。該版本除全面、繫統地介紹了數字圖像處理學的基本理論及基本技術外，增加了一些新的內容，並結合作者多年從事數字圖像處理的教學、科研的心得體會和科研成果，列舉了大量的實例，這些實例一並彙集在光盤內，而不再在書中印刷，以便讀者參考。
全書仍分10章，內容包括：緒論，圖像、圖像繫統與視覺繫統，圖像處理中的正交變換，圖像增強，圖像編碼，圖像復原，圖像重建，圖像分析，數學形態學原理，模式識別的理論和方法。在每一章的結尾都附有必要的思考題，供教學或自學練習，以便加深對本書所述內容的理解。

第1章 緒論
1.1 序言
1.2 圖像處理技術的分類
1.3 數字圖像處理的特點
1.4 數字圖像處理的主要方法及主要內容
1.4.1 數字圖像處理方法
1.4.2 數字圖像處理的主要內容
1.5 數字圖像處理的硬件設備
1.6 數字圖像處理的應用
1.7 數字圖像處理領域的發展動向
思考題

第2章 圖像、圖像繫統與視覺繫統
2.1 圖像
2.1.1 有關光學的預備知識
2.1.2 圖像的概念
2.1.3 圖像信息的分類
2.1.4 圖像的統計特性
2.1.5 圖像信息的信息量
2.1.6 常用圖像格式簡介
2.2 圖像處理繫統中常用的輸入設備
2.2.1 圖像處理繫統中常用的輸入設備
2.2.2 飛點掃描設備
2.2.3 鼓形掃描器
2.2.4 微密度計
2.2.5 其他圖像輸入設備
2.3 圖像處理繫統中的輸出設備
2.3.1 監視器
2.3.2 激光掃描器
2.3.3 液晶顯示器
2.3.4 等離子體PDP顯示技術
2.3.5 數碼紙顯示技術
2.3.6 其他圖像顯示裝置
2.4 數字圖像處理的主機繫統
2.5 視覺繫統
2.5.1 視覺繫統的基本構造
2.5.2 光覺和色覺
2.6 光度學及色度學原理
2.6.1 顏色的表示方法及觀察條件
2.6.2 三基色混色及色度表示原理
2.6.3 CIE的R、G、B顏色表示繫統
2.7 亮度和顏色感覺的視覺特征
2.7.1 刺激強度與感覺的關繫
2.7.2 亮度適應和顏色適應
2.7.3 亮度對比和顏色對比
2.7.4 顏色感覺與刺激面積的關繫
2.7.5 主觀顏色
2.7.6 記憶色
2.7.7 進入色、後退色、膨脹色、收縮色
2.7.8 顏色和愛好
2.8 視覺的空間性質
2.8.1 視力
2.8.2 視覺的空間頻率特性
2.8.3 顏色辨別門限的空間頻率特性
2.8.4 視覺的空間頻率特性和圖像的清晰度
2.9 視覺的時間特性
2.10 運動的感覺
2.11 形狀感覺與錯視
思考題

第3章 圖像處理中的正交變換
3.1 傅裡葉變換
3.1.1 傅裡葉變換的定義及基本概念
3.1.2 傅裡葉變換的性質
3.1.3 離散傅裡葉變換
3.1.4 快速傅裡葉變換
3.1.5 用計算機實現快速傅裡葉變換
3.1.6 二維離散傅裡葉變換
3.2 離散餘弦變換
3.2.1 離散餘弦變換的定義
3.2.2 離散餘弦變換的正交性
3.2.3 離散餘弦變換的計算
3.3 沃爾什變換
3.3.1 正交函數的概念
3.3.2 拉德梅克函數
3.3.3 沃爾什函數
3.3．4 沃爾什函數的性質
3.3.5 沃爾什變換
3.3.6 離散沃爾什哈達瑪變換
3.3.7 離散沃爾什變換的性質
3．3.8 快速沃爾什變換
3.3.9 多維變換
3.4 哈爾函數及哈爾變換
3.4.1 哈爾函數的定義
3.4.2 哈爾函數的性質
3.4.3 哈爾變換及快速算法
3.5 斜矩陣與斜變換
3.5.1 斜矩陣的構成
3.5.2 斜變換
3.6 小波變換
3.6.1 概述
3.6.2 時-頻分析
3.6.3 連續小波變換
3.6.4 離散小波變換
3.6.5 小波包
3.6.6 二維小波
3.6.7 Mallat算法
思考題

第4章 圖像增強
4.1 用直方圖修改技術進行圖像增強
4.1.1 直方圖
4.1.2 直方圖修改技術的基礎
4.1.3 直方圖均衡化處理
4.1.4 直方圖規定化處理
4.1.5 圖像對比度處理
4.2 圖像平滑化處理
4.2.1 鄰域平均法
4.2.2 低通濾波法
4.2.3 多圖像平均法
4.3 圖像尖銳化處理
4.3.1 微分尖銳化處理
4.3.2 零交叉邊緣檢測
4.3.3 Canny算子
4.3.4 Prewitt算子
4.3.5 經典的Ｋirsch算子
4.3.6 高通濾波法
4.4 利用同態繫統進行增強處理
4.5 彩色圖像處理
4.5.1 關於顏色的基本理論
4.5.2 顏色模型
4.5.3 偽彩色圖像處理
4.5.4 關於彩色顯示
4.5.5 實時偽彩色增強繫統
思考題

第5章 圖像編碼
5.1 圖像編碼分類
5.2 圖像編碼中的保真度準則
5.2.1 客觀保真度準則
5.2.2 主觀保真度準則
5.3 ＰＣＭ編碼
5.3.1 PCM 編碼的基本原理
5.3.2 PCM 編碼的量化噪聲
5.3.3 編碼器、譯碼器
5.3.4 非線性PCM 編碼
5.3.5 亞奈奎斯特取樣PCM編碼
5.4 統計編碼
5.4.1 編碼效率與冗餘度
5.4.2 三種常用的統計編碼法
5.4.3 算術編碼
5.5 預測編碼
5.5.1 預測編碼的基本原理
5.5.2 ΔＭ（DM）編碼
5.5.3 DPCM編碼
5.6 變換編碼
5.6.1 幾種特殊的映射變換編碼法
5.6.2 正交變換編碼
5.7 圖像編碼的國際標準
5.7.1 H.261編碼標準
5.7.2 H.261解碼原理
5.7.3 H.261的圖像復用編碼
5.7.4 傳輸緩衝器與傳輸編碼
思考題

第6章 圖像復原
6.1 退化模型
6.1.1 繫統H的基本定義
6.1.2 連續函數退化模型
6.1.3 離散的退化模型
6.2 復原的代數方法
6.2.1 非約束復原方法
6.2.2 約束復原法
6.3 逆濾波
6.3.1 逆濾波的基本原理
6.3.2 去除由均勻直線運動引起的模糊
6.4 最小二乘方濾波
6.4.1 最小二乘方濾波的原理
6.4.2 用於圖像復原的幾種最小二乘方濾波器
6.5 約束去卷積
6.6 中值濾波
6.6.1 中值濾波的基本原理
6.6.2 加權的中值濾波
6.7 幾種其他空間復原技術
6.7.1 幾何畸變校正
6.7.2 盲目圖像復原
6.7.3 遞歸圖像復原技術
思考題

第7章 圖像重建
7.1 概述
7.2 傅裡葉變換重建
7.3 卷積法重建
7.4 代數重建方法
7.5 重建的優化問題
7.6 圖像重建中的濾波器設計
7.7 重建圖像的顯示
7.7.1 重建圖像的顯示
7.7.2 單色顯示
7.7.3 重建對像的顯示
7.7.4 圖像重建的應用
思考題

第8章 圖像分析
8.1 分割
8.1.1 灰度閾值法分割
8.1.2 樣板匹配
8.1.3 區域生長
8.1.4 區域聚合
8.2 描繪
8.2.1 區域描繪
8.2.2 關繫描繪
8.2.3 相似性描繪
8.2.4 霍夫變換
8.3 紋理分析
8.3.1 紋理特征
8.3.2 用空間自相關函數做紋理測度
8.3.3 傅裡葉功率譜法
8.3.4 聯合概率矩陣法
8.3.5 灰度差分統計法
8.3.6 行程長度統計法
8.3.7 其他幾種方法
8.3.8 紋理的句法結構分析法
8.4 形狀分析的細線化
8.5 圖像配準
思考題

第9章 數學形態學原理
9.1 數學形態學的發展
9.2 數學形態學的基本概念和運算
9.2.1 數學形態學定量分析原則
9.2.2 數學形態學
……

數字圖像處理起源於20世紀20年代，當時通過海底電纜從英國的倫敦到美國的紐約采用數字壓縮技術傳輸了第一幅數字照片。此後，由於遙感等領域的應用，使圖像處理技術逐步受到關注並得到相應的發展。1964年美國的“噴氣推進實驗室”處理了由太空船“徘徊者七號”發回的月球照片，這標志著第三代計算機問世後數字圖像處理開始得到普遍應用。由於CT的發明、應用及獲得倍受科技界矚目的諾貝爾獎，使得圖像處理技術大放異彩。其後，數字圖像處理技術發展迅速，目前已成為工程學、計算機科學、信息科學、統計學、物理、化學、生物學、醫學甚至社會科學等領域中各學科之間學習和研究的對像。隨著信息高速公路、數字地球、智能感知、物聯網等概念的提出，以及Internet的廣泛應用，信息傳輸中的圖像及視頻業務也會急劇增長。其中，圖像信息以其信息量大、傳輸速度快、作用距離遠等一繫列優點使其成為人類獲取信息的重要來源及利用信息的重要手段。今天，隨著科技事業的進步以及人類需求的多樣化發展，使得多學科的交叉、融合成為現代科學發展的突出特色和必然途徑，因此，圖像處理科學與技術逐步向其他學科領域滲透並為其他學科所利用是科學發展的必然。圖像處理科學又是一門與國計民生緊密相聯的一門應用科學，它已給人類帶來了巨大的經濟和社會效益，不久的將來它不僅在理論上會有更深入的發展，在應用上亦是科學研究、社會生產乃至人類生活中不可缺少的強有力的工具。它的發展及應用與我國的現代化建設聯繫之密切、影響之深遠是不可估量的。在信息社會中，圖像處理科學無論是在理論上還是實踐上都存在著巨大的潛力。
第3版是在前兩版的基礎修訂而成的，仍分為10章。書中內容根據廣大讀者及教師們的建議，並根據作者多年教學及科研實踐的體會並參考相關文獻，概括地描述了圖像處理理論和技術所涉及的各個分支。眾所周知，圖像處理理論和技術所包含的內容是如此之廣闊，以至於各章都涉及更加專深的理論及內容，因此，每一個章節自成一書亦不為過。本書隻能提綱挈領地介紹圖像處理的基本理論和方法，其目的是使讀者對圖像處理有一個全面的了解，以便為進一步深入研究打下一個扎實的基礎。
本書配有1張光盤，盤中包括根據作者多年的實踐經驗編制的實驗演示軟件，該軟件既可以作為教學或自學演示，以便加深讀者的感性認識，也可以在教學中用做實驗軟件或直接作為圖像處理之用。該軟件用C程序編制，源代碼也附在光盤之中，供學習者編程參考。精心編制的與教學內容相配的實驗案例及實驗指導、研究型綜合實驗課題、常用標準圖像，以及MATLAB新函數等，一並收集在隨書附帶的光盤中，供采用本書教學的教師參考選用。為了教學方便計，本書第3版還附有3套PowerPoint教學課件（包括32學時、64學時和研究生教學），供選用該書作為教材的教師選用（可根據教學時數及內容裁剪）。
本書在編寫中得到學校行政部門的大力支持，同時在編程實驗及課件制作中也得到本所博士生、碩士生陸俊、王萌、仵冀穎、曹溪渺、支瑞聰、王雪嶠、金一、孫雯玉等同學的幫助。此外，書中還引用了一些論文和資料，對此，本人深表感謝。本書之所以能高效率、高質量地及時出版，是與電子工業出版社的支持分不開的，在此也表示由衷的感謝。由於本人水平所限，書中一定會有許多不足之處，敬請讀者批評指正。
作者
於北京交通大學