国外电子与通信教材系列 PEAR5ON Prentice Hall 冈萨雷斯 数字图像处理 (MATLAB版) Digital Image Processing Using MATLAB igital Image Processing Rafael C.Gonzalez [美]Richard E.Woods著 Steven L.Eddins 阮秋琦等译 電子工業出版社 Publishing House of Electronics Industry http:/www.phei.com.cn
0 图6.2 a b 图6.5 图6.6 a b 图6.8 图6.4 +07
图6.13 图6.12 图6.14 图6.15 图6.16 a8 图6.17 ab e
图6.19 图6.18 图6.21 a b e 图6.22 a b
0 图6.24 图6.25 8 图6.27 ab
前 言 在数字图像处理领域对问颗的求解通常需要宽泛的实验工作，包活软件模拟和大量样本图像的 测试。届然典型慎法的开发是基于理论支持的，但这出篮法的实现几平总原要求参数估计，并常常 进行算法修正与候选求解方案的比较。这样，灵活的、综合的以及由许多资料证明的软件开发环境 就是一个关键因素。这些因素在开销、开发时间和图像处理求解方法上都具有重要意义。 尽管它很重要，但却很少有以教材形式编写的涉及数字图像处理的理论原理和软件实现方面的 材料。而本书恰好是为此目的而编写的。它的主要目标是提供一个可用现代软件工具实现图像处理 算法的基础。本书自成体系，并且对于具有数字图像处理、数学分析及计算机编程基础知识背景的 人来说更易阅读，所有这些内容在技术学科初级或高级课程中都可以找到。同时，也希望读者具备 MATLAB的初级知识。 为了达到这一目的.需要两个关排要素。其一是洗轻图像处理材料。它在该领域中桶盖在正瓶 课程中；其二是选择被充分支持和证明了的嗽件工具，该工具在现实世界中有者广泛的应用。 为了满足第一个目的，本书后续章节中的大多数理论概念是从冈萨雷斯和伍兹所著的数字图 像处理》一书中选择的，而该书在20多年中被全世界教育工作者选用为引领性的教材。所选择的 软件工具来自MATLAB图像处理工具箱，其在教育和工业应用中同样占有优势。编写本书的基本 策咯是在建立理论概念与用软件工具实现技巧间提供一个无缝的集成。本书沿用《数字图像处理》 书的主线组织。通过这种方法，读者很容易参考这里讨论的数字图像处理的概念，并作为进一步 阅读的最新参考。 尊循这种方法可使得我们有可能以简明板要的方式提供理论材料从而熊中特：解决图像处理 问题的软件实现。由于图像处理工作于MATLAB川算环境下，所以图像处理工具箱提供了极大的 便利，不仅体现在计算工具的宽泛性上，面且还体现在它支持今天所用的大多数操作系统上。本书 的特点是强调如何开发新的代码以便增强已有MATLAB和PT的功能，这在图像处理中也是一个 重要的特性。 介绍MATLAB函数和编程基础之后，本书致力于图像处理的主流领域论述。其涵盖的主要领 域包括亮度变换、线性和非线性空间滤波、频域滤波、图像复原和配准、彩色图像处理、小波图像 数据压缩，数学形态学图像处理、图像分割、区域和边界的表示和描述及目标识别。这些材料是作 为如何用MATLAB和IPT函数米解决图像处理问题的大量论述的补充。在没有所需函数的情况下 编写 个新的函数和文本也是本书所强调的内容。本书后面包含有60多个新函数，这些函数使P叫 的范围增加了35%，并且解决了更多新的图像处理问题。 这些以教材形式出现的材料并不能作为软件手册。虽然本书自成体系，但我们还是建成了 个综合网站（见【5节），该网站被设计用于支持许多领域。对于学生来说，该网站包括背景材料 的辅导和综述，以及本书中的所有图像。对于教师来说，网站包含课堂上讲授的材料和书中所用 图像、图形的PT。个别熟悉图像处理和PT基础的人员将会发现该网站包含有最新参考、最新 技术以及在其他地方不容易找到的热点支持材料，读者可适当下载本书开发的所有新函数的可执 行文件。 7
在本书的手稿完成之前，我们一直在努力地修改它。因此，我们在内容的取舍方面已尽了最大 努力，我们相应这些内容均是基本的内容，读者在了解这些内容后就可快速地掌握知识。此外，我 们相信本书的读者将受益干这种努力，并因此可及时地找到有用的资料。 致谢 我们要感谢学术机构、业界以及政府中的许多人，感谢他们为本书所做的贡献。我们要衷心感 Mongi A.Abidi,Peter J.Acklam,Serge Beucher,Eresto Bribiesca,Michael W.Davidson,Courtney Esposito,Naomi Fernandes,Thomas R.Gest,Roger Heady,Brian Johnson,Lisa Kempler.Roy Lurie. Ashley Mohamed,Joseph E.Pascente,David R.Pickens,Edgardo Felipe Riveron,Michael Robinson Loren Shure,.Jack Sklanski,Sally Stowe,.Craig Watson和Greg Wolodkin。我们还要感谢本书的图题 中所引用的公司，是这些公司允许我们使用了这些图片。 衷心感谢Prentice Hall出版公司的Tom Robbins,Rose Kernam,Alice Dworkin,Xiaohong Zhu Bruce Kenselaar和Jayne Conte,感谢他们为本书所付出的努力。 Rafael C.Gonzalea Richard E.Woods Steven L.Eddins 关于作者 Rafael C.Gonzalez(R.C.冈萨雷斯) 1965年于迈阿密大学获得电气工程学士学位。1967年和1970年在佛罗里达大学分别获得电气工程 和博土学位。自1970年起，他一直任教于田纳西大学电气和计算机工 我系 1973 年升为副教授，1978年 晋升为教授1984年被评为木出封授 10 4 1997年任系主任，现已退休 冈萨雷斯博士是田纳西大学图像和模式 分析实验室、机器人和计算机视觉实验室的创始人。1982年他创建 了Percep 992年 一直任靠事长。1989年，西屋股份有限公司收购了这家公司，在他的指导下，Pe心ep心c 公可在图像处理、计算机视觉、光盘存储技术方面获得了极大成功。他还是模式识别、图像处理和机器学习领 蚁企业和政府的常任颠向。他曾获得1992年正EE第三区杰出工程师奖等多个获项.并且是EE会士 冈萨雷斯博士在模式识别、图像处理和机器人领域编写或与人合著了100多篇技术文章、两本书和5本 教材。他的书已被全世界500多所大学和研究所使用。 Richard E.Woods(R.E.伍兹】 伍兹在田纳西大学获得电气工程学士、硕士和博士学位，做过企业家、科学工作者、政府顾问和管理者 他是MedData Interactive公司的创建人，还是Perceptics公司的莫基人和副总裁，负责多家公可的定量图像 析和自动判定产品的开发工作。伍兹曾是田纳西大学电气工程和计算机工程系的助理教授，并担任过Uio Carbide公同的计算机应用工程师 伍兹博士发表了大量有关数字信号处理方面的文章，并且是EEE等多个专业学会的会员。 Steven L.Eddins(S.L.艾丁斯) 艾丁斯新是Math Works公司图像处理开发组的项目经理。他领导开发了公司多个版本的图像处理工具箱 他的专业兴患包括构建基干最新研究的图像处理算法的软件工具及其宽泛的 。1993年加里 Math Works公司之前，艾丁断博士是艺加研伊利诺伊大学 程应用 学电气工程和计算机科学系的教师，他为研究生和离 年级学生讲授数字图像处理、计算机视觉、模式识别、滤波器设计等课程，并完成了图像压缩方面的研究。艾 T斯是E那会局 8
目 录 第1章绪言， 1 前言 1.1背景知识，. 2什么是数字图像处理. 3 MATLAB和图像处理工具箱的背景知识 1.4本书涵盖的图像处理范围 1.5本书的Web站点. 1.6 MATLAB工作环境 1.6.1 MATLAB桌面 1.6.2 使用MATLAB编辑器创建M义件 .6 1.6.3 获得 1.6 保存和检索工作会话 1.7参考文献的组织方式 .7 小结 第2章 基本原理 前言 2.1数字图像的表示 2.11 坐标约定 2.1.2 图像的矩阵表示 2.2读取图像 9 )3示图像 1 2.4 保存图像 2.5数据类 16 2.6图像类型 2.6 亮度压 2.6.2二值图像 17 2.63术语计锋 2.7 数据类与图像类型间的转换 2.7.1数据类间的转换. 18 2.7.2图像类和类刑间的转输 18 2.8 数组索引 2.8.1向量索.… 21 2.82矩阵索引 2.8.3选择数组的维数 26 2.9 些要的标准数组… .26 9
2.10M函数编程简介 27 2.10.1M文件 2.102运算符 28 2.10.3流控制 34 2.10.4 代码优化…… 39 2.10.5交互式/0. 2.10.6单元数组与结构简介 44 小结 45 第3章亮度变换与空间滤波 6 前言 46 31 背景知识 46 3.2亮度变换函数 3.2.1函数imadjust. 47 3.2.2对数和对比度拉伸变换 48 32.3 亮度变换的 一些实用M函数 50 3.3直方图处理与函数绘图 54 331生成并给制图像的古方图 33.2 直方图均衡化 58 3.3.3直方图匹配（规定化）… …61 3.4空间滤波 64 341 线性空间滤波 65 3.42非线性空间滤波 70 3.5图像处理工具箱的标准空间滤波器 7 3.51线性空间滤波器 72 3.5.2非线性学间滤波器 75 小结. 77 第4章 栖城处理 78 前言. .78 41一离撒里叶 78 42 在MATLAB中计算并可视化二维DT 80 43 频域滤波 431基本概念. 83 43.2DT滤波的基本光骤 87 4.33 用于频域滤波的M函数 4,4从空间滤波器获得领域滤波器， 89 45在频城中直接生成滤波器 4.51 建立用于实现频域滤波器的网格数红 92 452 低通频域滤波器 94 4.5.3线框图与表面图. 4.6锐化域滤波器。 99 4.6.1 基本的高通滤波器 99 10
46.2高频强调滤波 …101 小结 102 第5章图像复原 103 前言 51图像退化/复原处理的模型 103 5.2声模型 104 5.2.1使用函数imnoise添加噪声 5.2.2 使用指定的分布产生空间随机噪声 105 523 周期噪声 111 5.2.4估计噪声参数 5.3仅有噪声的复原：空间滤波 116 5.3.1空间噪声滤波器. 117 5.32自适应空间滤波器 5.4 通过颜域滤波来降低周期噪声 122 55退化函数神模 123 5.6直接逆滤波 5.7 维纳滤波 126 58约束的最小二乘方（正则）滤波，」 128 5.9使用Lucy-Richardson算法的迭代非线性复原 5.10盲去卷积 133 5.11几何变换与图像配准…… 134 5.11.1空间几何变换 34 5.11.2对图像应用空间变换 13 5.11.3图像配准 141 小结 143 第6章彩色图像处理 丽百. ,144 6.1 MATLAB中彩色图像的表示方法 144 6.1.1RGB图像 144 6.12 索引图像 146 613用来处理RGB图像和索引图像的PT函数 14A只 6.2转换至其他彩色空间 151 621 NTSC彩色空间 151 6.2.2 YChCr彩色空间 152 623HSV彩色李间 52 624 CMY和CMYK彩色空间 153 6.2.5 HSI彩色空间 154 6.3彩色图像处理基础。 6.4彩色变换 161 6.5 彩色图像的空间滤波 167 6.5.1彩色图像平滑 11