数字图像处理及应用：使用MATLAB分析与实现 - (EPUB全文下载)

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数字图像处理及应用：使用MATLAB分析与实现
第1章　数字图像处理概论
第2章　数字图像处理基础
第3章　图像变换
第4章　图像处理的基本运算
第5章　图像空域增强
第6章　图像频域增强
第7章　彩色图像处理
第8章　图像复原
第9章　图像编码
第10章　数学形态学及应用
第11章　图像分割
第12章　图像特征与理解
参考文献
附录CD
第1章　数字图像处理概论
从胶片相机的问世，到数码相机的普及，都标志着图像处理技术进入到了人们的日常生活之中，数字图像处理技术只有几十年的历史，是一门既年轻又酝酿着巨大潜力的学科，同时它又是一门充满活力的交叉学科，它与数学、光学、信息科学、工程技术、计算机技术、人工智能和航天技术等众多学科密切相关。21世纪人类已进入了数字智能时代，数字图像处理技术的重要性将越来越凸显，其应用领域将越来越广泛，从早期的军用和医学等个别领域发展到现代工业、农业、军事、地理信息、采矿、气象预报、医学、航空航天、地质勘探、公安、边防、美术设计、游戏、网购等国民经济和社会生活的各个领域。数字图像处理的作用和魅力正日益显现，它几乎吸引了从科学家到平民百姓的普遍关注。可以预见，随着人工智能时代的到来，数字图像处理技术的应用将会更为普及和深入。
1.1　数字图像处理的产生
21世纪是一个智能信息的时代，大数据研究表明，人们日常生活中所接收的信息总量，80%左右来源于图像信息，从这一角度看，“百闻不如一见”正是图像处理重要性的形象表达和经验总结。因此，图像是人类获取信息、表达信息和传递信息的重要手段，是人类感知和认识世界的基础。
图像处理技术的早期应用较为单一，图像处理的目的是改善和提高图像质量，即主要考虑以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。在图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像。常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。现代数字图像处理技术始于20世纪60年代，它受益于微电子技术的快速发展、计算机运算速度的迅速提升和快速算法的出现，从而使得图像处理算法可以在计算机上真正实现。这一时期，美国NASA开始处理飞船从月球发回的照片，标志着数字图像处理技术开始在军事和尖端科技行业得到实际应用。
首次大规模成功应用图像处理技术的是美国喷气推进实验室（JPL）。1964年，美国JPL实验室在图像处理的研究和应用方面进行了开拓性的工作。图像处理工程师利用“徘徊者7号”发回的数千张月球照片，使用计算机及图像处理设备，在充分考虑了太阳位置和月球环境对照片影响的基础上，采用灰度变换、去噪声、几何校正、傅里叶变换以及二维线性滤波等方法对图片进行处理，由计算机第一次绘制了月球表面地图。随后，1965年又对“徘徊者8号”发回的几万张照片进行解卷积和消除运动模糊等较为复杂的处理，使图像质量进一步提高，由计算机成功地绘制出月球表面地图。后来又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。从此，数字图像处理被广泛应用于航空、航天以及遥感遥测等尖端领域并发挥着越来越重要的作用。
在我国，图像处理技术给人们带来巨大的震撼也常发生在航天领域。虽然我国航天技术一直走在世界前列，但一直在低调中奋进，2013年6月11日“神舟十号”飞船成功发射，2017年4月20日“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由长征七号遥二运载火箭成功发射升空。正是数字图像处理技术，使人们近距离感触到了我国航天技术的先进水平，即便人们足不出户，也可以详细地观看到航天员杨利伟、聂海胜、张晓光、王亚平、刘洋在“神舟”系列、“天舟”系列飞船上进行太空探索和科学试验活动。
数字图像处理技术的另一个重要应用是医学领域。1972年，英国EMI的工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置，即通常所说的CT（computer tomograph）。CT的基础方法是根据人的头部截面的投影，经计算机处理来重建截面图像，称为图像重建。1975年，EMI又成功研制出全身用的CT装置，可获得人体各个部位清晰的断层图像。由于图像处理技术这一应用的重大意义，这一无损伤诊断技术的英国研究者Housfield和美国研究人员Commack获得了1979年诺贝尔奖，这说明图像处理技术对人类做出了划时代的贡献。
美国在卫星遥感、军事、气象等领域开始广泛应用数字图像处理技术，快速推动了数字图像处理技术的发展，而这一时期，也正是全球微电子技术走上快速发展的初期，包括CPU处理器、海量存储器、图像数字化和图像显示以及计算机硬件设备不断降价，客观上推动了该技术的发展和深入应用。也正是这一时期，美国开始将图像处理技术从军事领域扩展应用到了工业和民用领域，开始利用卫星云图进行天气预报，并利用卫星遥感监测全球气候，在公众安全领域开始使用指纹识别、人脸识别技术，数字图像处理技术为美国社会带来了巨大的经济和社会效益。
借助于信息技术和图像处理技术的领先优势，20世纪90年代，美国提出了“数字地球”的概念。显然，图像是构成“数字地球”的信息基础，不同的遥感平台提供的多源遥感图像为数字地球这一概念提供了基础信息支撑。今天，数字图像处理技术已经应用到科学研究的众多领域，数字图像处理技术对科学研究、国民经济甚至人类社会的发展具有深远的意义。
首先，图像处理技术是人类视觉延伸的重要手段。数字图像处理技术从宏观上扩展了人类视觉可触及的距离。2017年4月27日，我国“天舟一号”货运飞船实现了与“天宫二号”的首次推进剂在轨补加试验，借助于图像处理与通信技术，人们坐在家中就能观看到这一尖端科技壮举，看到了我国航天事业的巨大成就。
其次，数字图像处理技术拓宽了人类获取信息的渠道和窗口。对于人眼来说是模糊的或者不可见的图像，通过图像增强技术或其他处理方法，可以使模糊图像变得清晰明亮，使不可见图像变为视觉可见图像。人类视觉系统只能看到电磁波谱中很窄范围的可见光部分，紫外波段、红外 ............

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