MATLAB图像处理（第2版）

图书标准信息

• 作者 刘成龙
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2023-07
• 版次 2
• ISBN 9787302615668
• 定价 108.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸

【内容简介】

本书以MATLAB R2020a为平台，面向初、中级读者，由浅入深地讲解MATLAB在图像处理中的应用知识。本书按逻辑编排，自始至终采用实例描述，内容完整且每章相对独立，是一本全面讲解MATLAB图像处理的参考书。 全书分为3部分，共14章。第一部分为MATLAB基础知识，涵盖MATLAB基本语法概念、程序设计方法、图形绘制技巧等内容；第二部分为基于MATLAB的常见图像处理技术，涵盖图像处理基础、颜色模型转换、图像的基本运算、图像变换、图像压缩与编码、图像增强、图像退化与复原等内容；第三部分为基于MATLAB的高级图像处理技术及应用，涵盖图像分割与区域处理、图像形态学处理、综合应用等内容。 本书适合作为高等院校理工科本科生、研究生教学用书，也可作为广大科研工程技术人员的参考用书。

【作者简介】

刘成龙：毕业于北京航空航天大学，获硕士学位。就职于中国科学院，从事图像处理、信号处理方面的研究与应用开发工作多年，精通MATLAB、Simulink等工程仿真软件。熟练掌握利用MATLAB解决信号处理、图像处理中的实际问题。通过长期的学习、工作与实践，对MATLAB及Simulink有着透彻的理解。

【目录】

第一部分   MATLAB 基础知识 

第  1 章  初识   MATLAB.... 3 

    1.1   工作环境.... 3 

       1.1.1   操作界面简介   . 3 

       1.1.2   命令行窗口 4 

       1.1.3   命令历史记录窗口.... 6 

       1.1.4   当前文件夹窗口和路径管理       .... 7 

       1.1.5   搜索路径 ... 8 

       1.1.6   工作区窗口和数组编辑器. 10 

       1.1.7   变量的编辑命令    11 

       1.1.8   存取数据文件   .... 12 

    1.2   帮助系统.. 12 

       1.2.1   纯文本帮助... 12 

       1.2.2   帮助导航 . 13 

       1.2.3   示例帮助 . 13 

    1.3   本章小结.. 14 

第  2 章  MATLAB基础.. 15 

    2.1   基本概念.. 15 

       2.1.1   数据类型概述   .... 15 

       2.1.2   整数类型 . 16 

       2.1.3   浮点数类型... 18 

       2.1.4   常量与变量... 19 

       2.1.5   标量、向量、矩阵与数组. 20 

       2.1.6   字符型数据... 21 

       2.1.7   运算符 22 

       2.1.8   复数.... 24 

       2.1.9   无穷量和非数值量.. 25 

    2.2   向量.... 25 

       2.2.1   向量的生成... 26 

       2.2.2   向量的加减和数乘运算      .... 27 

       2.2.3   向量的点积和叉积运算      .... 28 

     12      MATLAB 图像处理（第         2 版） 

          2.3   数组.... 30 

             2.3.1   数组的创建和操作.. 30 

             2.3.2   数组的常见运算    33 

          2.4   矩阵.... 37 

             2.4.1   矩阵的生成... 37 

             2.4.2   向量的生成... 40 

             2.4.3   矩阵的加减运算    41 

             2.4.4   矩阵的乘法运算    42 

             2.4.5   矩阵的除法运算    43 

             2.4.6   矩阵的分解运算    43 

          2.5   字符串  44 

             2.5.1   字符串变量与一维字符数组       .. 44 

             2.5.2   对字符串的多项操作     ... 45 

             2.5.3   二维字符数组   .... 46 

          2.6   符号.... 48 

             2.6.1   符号表达式的生成.. 48 

             2.6.2   符号矩阵 . 48 

             2.6.3   常用符号运算   .... 49 

          2.7   关系运算和逻辑运算     ... 50 

             2.7.1   关系运算 . 50 

             2.7.2   逻辑运算 . 51 

             2.7.3   常用函数 . 53 

          2.8   复数.... 54 

             2.8.1   复数和复矩阵的生成     ... 55 

             2.8.2   复数的运算... 56 

          2.9   数据类型间的转换    .. 56 

          2.10   本章小结 58 

      第  3 章  程序设计 59 

          3.1   MATLAB 编程概述.. 59 

             3.1.1   编辑器窗口... 59 

             3.1.2   编程原则 . 61 

          3.2   M 文件和函数  .... 62 

             3.2.1   M 文件 62 

             3.2.2   匿名函数 . 64 

             3.2.3   主函数与子函数    65 

             3.2.4   重载函数 . 66 

             3.2.5   eval()和 feval()函数 .. 66 

             3.2.6   内联函数 . 68 

             3.2.7   向量化和预分配    70 

       3.2.8   函数参数传递   .... 71 

    3.3   程序控制.. 73 

       3.3.1   分支控制语句   .... 73 

       3.3.2   循环控制语句   .... 75 

       3.3.3   其他控制语句   .... 77 

    3.4   程序调试和优化. 81 

       3.4.1   程序调试命令   .... 81 

       3.4.2   常见错误类型   .... 82 

       3.4.3   效率优化 . 86 

       3.4.4   内存优化 . 86 

    3.5   本章小结.. 88 

第  4 章  图形绘制 89 

    4.1   数据图形绘制简介    .. 89 

       4.1.1   离散数据可视化    89 

       4.1.2   连续函数可视化    91 

    4.2   二维绘图.. 93 

       4.2.1   二维图形绘制   .... 93 

       4.2.2   二维图形的修饰    94 

       4.2.3   子图绘制法..100 

       4.2.4   二维绘图的经典应用     ..103 

    4.3   三维绘图.107 

       4.3.1   三维绘图函数   ...107 

       4.3.2   隐藏线的显示和关闭     ..109 

       4.3.3   三维绘图的实际应用     ..110 

    4.4   特殊图形绘制   ...111 

       4.4.1   绘制特殊二维图形.111 

       4.4.2   绘制特殊三维图形.112 

    4.5   本章小结.115 

                  第二部分   基于            MATLAB 的常见图像处理技术 

第  5 章  图像处理基础. 119 

    5.1   图像文件与色度系统     ..119 

       5.1.1   数字图像 119 

       5.1.2   图像文件格式   ...120 

       5.1.3   图像数据类型   ...120 

       5.1.4   图像文件类型   ...121 

       5.1.5   色度系统 123 

    5.2   图像处理的基本函数     ..127 

     14      MATLAB 图像处理（第         2 版） 

             5.2.1   图像文件的查询与读取      ...127 

             5.2.2   图像文件的存储与数据类型的转换          129 

             5.2.3   图像显示 129 

          5.3   图像数字化  ..135 

             5.3.1   图像的采样..136 

             5.3.2   图像的量化..137 

          5.4   图像类型的转换137 

             5.4.1   图像抖动 137 

             5.4.2   转换为二值图像   ....138 

             5.4.3   转换为灰度图像   ....139 

             5.4.4   转换为索引图像   ....140 

             5.4.5   索引图像转换   ...140 

             5.4.6   真彩色图像转换   ....142 

          5.5   小结...143 

      第  6 章  颜色模型转换. 144 

          6.1   常用颜色模型   ...144 

             6.1.1   RGB 模型144 

             6.1.2   CMY/CMYK 模型 ...144 

             6.1.3   HSI/HSV 模型 ...145 

             6.1.4   YIQ 模型.147 

             6.1.5   YUV 模型 ....148 

             6.1.6   YCbCr 模型..148 

          6.2   颜色模型转换函数    .149 

             6.2.1   RGB 与 HSV 模型之间的转换   ....149 

             6.2.2   RGB 与 NTSC 模型之间的转换   ..150 

             6.2.3   RGB 与 YCbCr 模型之间的转换   .151 

          6.3   小结...152 

      第  7 章  图像的基本运算.. 153 

          7.1   图像的点运算   ...153 

             7.1.1   点运算的种类   ...153 

             7.1.2   直方图与点运算   ....156 

             7.1.3   直方图均衡化   ...157 

             7.1.4   直方图规定化   ...159 

          7.2   图像的算术运算160 

             7.2.1   图像的加法运算   ....161 

             7.2.2   图像的减法运算   ....162 

             7.2.3   图像的乘法运算   ....164 

             7.2.4   图像的除法运算   ....164 

             7.2.5   图像的求补运算   ....165 

                                                                                                 目    录        15

       7.2.6   图像的线性拟合   ....166 

    7.3   图像的几何运算168 

       7.3.1   齐次坐标变换   ...168 

       7.3.2   图像插值 169 

       7.3.3   旋转与平移变换   ....171 

       7.3.4   缩放与裁剪变换   ....174 

       7.3.5  镜像变换  177 

    7.4   图像的仿射变换179 

       7.4.1  尺寸与伸缩变换    ....180 

       7.4.2  扭曲与旋转变换    ....181 

       7.4.3  imwarp()函数 183 

    7.5   图像的逻辑运算184 

    7.6   小结...185 

第  8 章  图像变换... 186 

    8.1  傅里叶变换   ..186 

       8.1.1   连续傅里叶变换   ....186 

       8.1.2   离散傅里叶变换   ....187 

       8.1.3  快速傅里叶变换    ....189 

       8.1.4  傅里叶变换函数    ....190 

    8.2  傅里叶变换的性质     .193 

       8.2.1   线性与周期性   ...193 

       8.2.2  比例性....193 

       8.2.3   平移性....193 

       8.2.4   可分离性 195 

       8.2.5   旋转不变性..196 

       8.2.6   平均值与卷积定理.197 

    8.3   离散余弦变换   ...197 

       8.3.1   一维离散余弦变换.197 

       8.3.2   二维离散余弦变换.198 

       8.3.3   离散余弦变换函数.199 

    8.4   Radon 变换...201 

    8.5  沃尔什-哈达玛变换     ....210 

    8.6   小波变换.214 

       8.6.1   连续小波变换   ...214 

       8.6.2   离散小波变换   ...215 

    8.7   小结...218 

第  9 章  图像压缩与编码.. 219 

    9.1   图像压缩编码技术基础....219 

       9.1.1   图像压缩基本原理.219 

     16      MATLAB 图像处理（第         2 版） 

             9.1.2   无损编码与有损编码     ..220 

             9.1.3  信息量与信息熵    ....220 

          9.2   图像压缩编码评价标准....221 

             9.2.1   基于压缩编码参数的评价222 

             9.2.2   基于保真度（逼真度）准则的评价          223 

          9.3   常用编码方法   ...224 

             9.3.1  哈夫曼编码..225 

             9.3.2   算术编码 228 

             9.3.3  香农编码  232 

             9.3.4   行程编码 235 

             9.3.5   预测编码 237 

             9.3.6   变换编码 245 

          9.4   小波图像压缩编码    .250 

          9.5   图像压缩在数字水印方面的应用         ....254 

          9.6   小结...258 

      第  10 章  图像增强. 259 

          10.1   灰度变换增强..259 

              10.1.1   线性与非线性变换..259 

              10.1.2   灰度变换函数  ....261 

              10.1.3  最大熵法进行图像增强       ....263 

          10.2  空域滤波增强..268 

              10.2.1   图像噪声 .268 

              10.2.2   平滑滤波器...270 

              10.2.3  中值滤波器...273 

              10.2.4  自适应滤波器   ....274 

              10.2.5  锐化滤波器...276 

          10.3  频域滤波增强..281 

              10.3.1  低通滤波器...282 

              10.3.2  高通滤波器...287 

              10.3.3  同态滤波器...292 

          10.4   彩色增强....294 

              10.4.1   真彩色增强...294 

              10.4.2  伪彩色增强...295 

              10.4.3  假彩色增强...297 

          10.5   小波变换在图像增强中的应用        .298 

              10.5.1   小波图像去噪处理..298 

              10.5.2   图像钝化与锐化   300 

          10.6   小结 .303 

       

                                                                                                 目    录        17

第  11 章  图像退化与复原 304 

    11.1  退化模型与估计函数.304 

        11.1.1   连续退化模型  ....305 

        11.1.2   离散退化模型  ....306 

        11.1.3  退化估计方法   ....308 

        11.1.4   图像退化函数  ....309 

    11.2   图像复原方法..311 

        11.2.1  逆滤波复原...311 

        11.2.2   维纳滤波复原  ....312 

        11.2.3  约束最小二乘滤波复原       ....314 

        11.2.4   Lucy-Richardson 滤波复原 315 

        11.2.5  盲去卷积滤波复原..317 

    11.3   小结 .319 

             第三部分   基于            MATLAB 的高级图像处理技术及应用 

第  12 章  图像分割与区域处理... 323 

    12.1   图像分割概述..323 

    12.2  边缘检测....324 

        12.2.1   Roberts 算子..324 

        12.2.2   Sobel 算子324 

        12.2.3  Prewitt 算子...325 

        12.2.4   Laplacian-Gauss 算子 ...325 

        12.2.5   Canny 算子....326 

        12.2.6  边缘检测函数   ....327 

        12.2.7   小波在图像边缘检测中的应用....330 

    12.3   直线的提取与边界跟踪     ..331 

        12.3.1   Hough 变换提取直线....331 

        12.3.2  边界跟踪  .334 

    12.4  阈值分割....336 

        12.4.1   直方图阈值...337 

        12.4.2  自动阈值法...338 

        12.4.3   分水岭法 .340 

        12.4.4  迭代法344 

    12.5   区域生长与分裂合并.345 

        12.5.1   区域生长 .346 

        12.5.2   分裂合并 .347 

    12.6   区域处理....350 

        12.6.1  滑动邻域操作   ....350 

        12.6.2   分离邻域操作  ....353 

     18      MATLAB 图像处理（第         2 版） 

              12.6.3   区域的选择...355 

              12.6.4   区域滤波与填充   355 

          12.7   小结 .357 

      第  13 章  图像形态学处理 358 

          13.1   数学形态学基本操作.358 

              13.1.1   结构元素 .358 

              13.1.2  膨胀运算  .362 

              13.1.3  腐蚀运算  .363 

              13.1.4  膨胀腐蚀组合运算..364 

          13.2   基于形态学处理的其他操作367 

              13.2.1  击中或击不中运算..367 

              13.2.2  骨架的提取...368 

              13.2.3  边界提取与距离变换      ...370 

              13.2.4   区域填充与小目标移除      ....372 

              13.2.5  极值操作  .375 

              13.2.6   查找表与对象的特性度量.379 

              13.2.7  光照不均匀处理    385 

              13.2.8  使用纹理滤波器处理图像.387 

          13.3   小结 .390 

      第  14 章  综合应用. 391 

          14.1  医学图像处理应用     ....391 

              14.1.1  医学图像负片效果..391 

              14.1.2  医学图像灰度变换..392 

              14.1.3  医学图像直方图均衡化       ....394 

              14.1.4  医学图像锐化   ....395 

              14.1.5  医学图像边缘检测..396 

          14.2   图像特征提取应用    ....397 

              14.2.1  确定圆形目标   ....397 

              14.2.2  测量图像的粒度    399 

              14.2.3  测量灰度图像的属性      ...400 

              14.2.4  测量图像的半径    402 

              14.2.5  测量图像的角度    403 

          14.3  人脸识别应用..405 

          14.4   图像配准....406 

          14.5   视频目标检验..409 

              14.5.1  利用图像分割检验目标       ....409 

              14.5.2  利用卡尔曼滤波定位目标.411 

          14.6   小结 .416 

      参考文献    .. 417