具体描述
《高等院校信息技术规划教材·基于MATLAB的图像处理》以MATLAB为工具讲解数字图像处理的基本内容。读者可以通过《高等院校信息技术规划教材·基于MATLAB的图像处理》了解图像处理的基本知识，获得图像处理的相关技术。第1章介绍MATLAB的常用命令与简单的程序设计知识、图像的读取显示方法以及利用图像进行动画制作等。第2章使用MATLAB函数对图像进行裁剪、缩放、旋转、扭曲等几何操作，同时把邻域操作、图像增强、图像滤波等也归入这一章讲解。第3章讲解图像的加减乘除运算、图像的特征值与奇异值、图像的逻辑运算与形态学运算等内容。第4章重点研究离散余弦变换、傅里叶变换与小波变换。第5章包括图像灰度统计、图像轮廓提取、四叉树分解、纹理分析以及视频图像等。第6章以图像编码、图像理解、图像GUI程序设计为主题介绍一些复杂的图像程序设计。
图书简介：《现代光学成像技术与应用》 作者： [此处留空，或填写虚构作者名] 出版社： [此处留空，或填写虚构出版社名] ISBN： [此处留空，或填写虚构ISBN] --- 深入探索光影的奥秘：从基础理论到前沿应用 《现代光学成像技术与应用》 是一部全面、深入探讨当代光学成像领域基础理论、关键技术、仪器设计与实际应用的专业著作。本书旨在为光学工程、电子信息、精密仪器、生物医学工程等相关领域的学生、研究人员和工程师提供一个坚实的理论框架和丰富的前沿案例。 本书摒弃了传统教材中过于侧重基础代数和初级几何光学的叙述方式，而是将焦点集中于波动光学、傅里叶光学、数字信号处理与先进传感技术如何有机地结合，以实现对微观世界和宏观环境的高效、高分辨信息获取。全书结构严谨，逻辑清晰，理论推导详实，并辅以大量的工程实例和现代研究热点分析。 --- 第一部分：光学成像的波动理论基础 (Foundation in Wave Optics for Imaging) 本部分是理解现代成像系统性能极限和设计原则的理论基石。 第一章：光波的电磁场描述与传播特性 详细阐述了光作为横波的本质，从麦克斯韦方程组出发，推导了光在各向异性介质中的传播方程。重点讨论了光的偏振态、琼斯矩阵与穆勒矩阵在描述复杂光学元件（如偏振片、波片）性能时的应用。引入了光的相干性理论（空间相干性与时间相干性），为相干成像奠定基础。 第二章：傅里叶光学与成像过程的数学描述 深入探讨了傅里叶变换在光学成像中的核心地位。本章详细分析了光学系统的冲激响应函数（点扩散函数，PSF）和系统传递函数（光学传递函数，OTF）。通过对夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的精确建模，展示了如何利用傅里叶域的乘法性质来分析光瞳函数和物体的空间频率响应。这为理解系统的分辨率和畸变提供了强大的数学工具。 第三章：衍射极限与信息获取的瓶颈 系统性地分析了艾里斑理论和瑞利判据，阐明了衍射现象对成像分辨率的根本限制。在此基础上，本书超越了传统的衍射极限观念，引入了超分辨成像的概念，包括亚衍射极限的成像理论基础，为后续章节的先进技术做了铺垫。 --- 第二部分：关键成像技术与系统设计 (Key Imaging Modalities and System Design) 本部分聚焦于现代工程实践中应用最广泛、性能最卓越的几种成像技术。 第四章：数字传感器与成像链的建立 详细剖析了电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器的工作原理，包括光电转换效率（QE）、噪声模型（暗电流、读出噪声等）和动态范围的量化。构建了完整的数字成像链模型，从光子捕获到最终数字图像的形成，强调了采样定理在离散成像系统中的重要性。 第五章：计算成像 I：层析重建与三维成像 重点介绍基于几何和波前探测的三维重建技术。详细分析了X射线计算机断层扫描（CT）的数学基础——拉东变换（Radon Transform）及其滤波反投影（FBP）算法，并对比了迭代重建方法（如SIRT、OS-EM）的优势。同时，引入了光学相干断层成像（OCT）的原理，分析了低相干干涉在深度分辨中的作用。 第六章：计算成像 II：光场与全息成像 本章深入研究了信息更丰富的成像模式。光场成像（Light Field Imaging） 部分详述了微透镜阵列（MLA）在捕获空间信息方面的应用，如何通过捕获光的角度信息实现焦深扩展和后聚焦。数字全息术（Digital Holography） 则从菲涅耳衍射和步进扫描技术出发，展示了如何利用数值方法精确重建物体的振幅和相位信息，这在微纳结构测量中具有不可替代的地位。 第七章：高动态范围与多光谱成像 探讨了如何扩展成像系统的捕获能力。高动态范围（HDR）成像部分对比了曝光堆叠法、增益切换法和传感器级融合技术。多光谱与高光谱成像则从光栅、滤光片阵列（如Bayer, X-Rite）的工作原理出发，讨论了如何利用空间光调制器（SLM）进行光谱选择，并介绍了数据立方体的处理与压缩技术。 --- 第三部分：前沿与交叉应用 (Advanced Topics and Interdisciplinary Applications) 本部分面向学科前沿，探讨成像技术在解决复杂工程问题中的创新应用。 第八章：自适应光学与波前整形 聚焦于实时补偿大气湍流或自身系统像差的技术。详细介绍夏克-哈特曼（Shack-Hartmann）波前传感器的工作原理，以及变形镜（Deformable Mirror）的驱动与控制。重点分析了控制环路的建立和实时反馈机制，这是现代天文望远镜和生物显微镜的关键技术。 第九章：深度学习赋能的成像重建 本章跨越传统光学与人工智能的交界。讨论了深度神经网络（如U-Net, GANs）在图像去噪、超分辨率重建（Super-Resolution）、欠采样数据重建（Compressed Sensing）中的应用。阐述了如何设计数据驱动的重建算法，以克服传统迭代算法的计算瓶颈和收敛性问题，实现实时高清化。 第十章：时间分辨成像与超快事件捕捉 探索对时间维度敏感的成像技术。详细分析了快门速度极限、门控成像技术（Gated Imaging）的原理，以及皮秒/飞秒量级超快激光与高速传感器结合的瞬态成像方法。特别关注了对光子到达时间敏感的单光子雪崩二极管（SPAD）阵列在激光雷达（LiDAR）中的应用。 --- 总结 《现代光学成像技术与应用》旨在提供一个从基础原理到尖端工程实践的无缝过渡。本书的特色在于将物理光学的严谨性与现代信号处理的计算能力紧密结合，强调系统级思维。读者不仅能掌握传统的光学设计规范，更能理解和应用当前计算成像领域的最强工具集。对于致力于推动光学测量、生物可视化和遥感技术进步的专业人士而言，本书无疑是一份不可或缺的参考资料。
作者简介
目录信息
第1章 图像1
1.1 MATLAB的命令使用与程序设计1
1.1.1 命令窗口的使用1
1.1.2 M-File程序设计 3
1.1.3 Figure窗口的图形操作功能5
1.1.4 单元数组与结构体6
1.1.5 自定义函数8
1.1.6 MATLAB的矩阵操作9
1.1.7 多维数组与图像矩阵15
1.2 图像的表示方法18
1.2.1 图像的数字化18
1.2.2 图像的读取与显示19
1.2.3 图像的分类23
1.3 基于图像的动画制作26
1.3.1 序列图像26
1.3.2 图像播放29
1.3.3 基于图像的动画制作31
习题135第2章 图像的几何操作37
2.1 图像的裁剪、缩放与旋转37
2.1.1 图像的裁剪37
2.1.2 图像的缩放39
2.1.3 图像的旋转42
2.2 图像的几何变换43
2.2.1 画图软件中的图像扭曲43
2.2.2 图像二维空间变换44
2.3 图像的邻域操作48
2.3.1 邻域操作48
2.3.2 MATLAB邻域操作函数52
2.4 图像区域选取57
2.4.1 块选取函数57
2.4.2 曲线围成的区域59
2.5 图像增强59
2.5.1 灰度调整60
2.5.2 灰度调整函数62
2.5.3 彩色图像增强67
2.6 图像滤波69
2.6.1 滤波函数imfilter69
2.6.2 滤波器的定义72
习题277◆基于MATLAB的图像处理目 录第3章 图像的代数运算与逻辑运算78
3.1 图像的加减乘除运算78
3.1.1 图像的加减运算78
3.1.2 图像的乘除运算81
3.2 图像矩阵的特征值与奇异值84
3.2.1 图像矩阵的特征值84
3.2.2 图像矩阵的奇异值87
3.3 图像的逻辑运算90
3.3.1 二值图像的逻辑运算91
3.3.2 二值图像的膨胀与腐蚀92
3.3.3 开运算与闭运算98
习题399第4章 图像变换101
4.1 图像Radon变换101
4.1.1 函数Radon101
4.1.2 函数Iradon102
4.2 Hadamard变换104
4.3 离散余弦变换105
4.3.1 离散余弦变换函数105
4.3.2 离散余弦变换的数学表达110
4.3.3 离散余弦变换矩阵与基函数115
4.4 图像傅里叶变换118
4.4.1 图像傅里叶变换函数118
4.4.2 图像傅里叶变换的数学描述122
4.5 图像小波变换125
4.5.1 二维小波变换125
4.5.2 MATLAB图像小波变换函数129
4.5.3 图像小波变换的应用142
4.6 其他的图像变换145
4.6.1 可分离变换145
4.6.2 其他的数学变换148
习题4150第5章 图像分析152
5.1 图像的灰度统计特性152
5.1.1 图像的像素操作152
5.1.2 图像的区域属性度量154
5.1.3 图像的颜色直方图161
5.1.4 图像的方差及相关系数164
5.2 图像的轮廓提取与区域分割169
5.2.1 图像的轮廓提取169
5.2.2 图像的边缘轮廓提取方法分析173
5.2.3 图像的区域分割177
5.3 图像的四叉树分解180
5.4 图像的纹理分析182
5.4.1 图像的纹理滤波函数182
5.4.2 图像的灰度级别共生矩阵函数186
5.4.3 图像纹理的数学描述189
5.5 图像的图形化191
5.5.1 图像灰度信息的提取及三维化191
5.5.2 利用图像绘制三维图形192
5.6 视频图像193
5.6.1 视频图像的内容关联性分析193
5.6.2 视频图像的滤波196
习题5199第6章 图像应用程序设计202
6.1 图像编码202
6.1.1 Huffman编码202
6.1.2 离散余弦变换编码206
6.1.3 小波变换编码208
6.2 图像理解212
6.2.1 区域生长图像分割212
6.2.2 图像恢复216
6.2.3 图像中的对象查找218
6.2.4 图像特征提取219
6.3 图像处理软件的开发228
6.3.1 Photoshop概述229
6.3.2 图像处理函数的制作231
6.3.3 软件界面设计实例232
习题6236附录A MATLAB的图像处理函数238
附录B MATLAB的GUI程序设计241参考文献249
· · · · · · (收起)
1.1 MATLAB的命令使用与程序设计1
1.1.1 命令窗口的使用1
1.1.2 M-File程序设计 3
1.1.3 Figure窗口的图形操作功能5
1.1.4 单元数组与结构体6
1.1.5 自定义函数8
1.1.6 MATLAB的矩阵操作9
1.1.7 多维数组与图像矩阵15
1.2 图像的表示方法18
1.2.1 图像的数字化18
1.2.2 图像的读取与显示19
1.2.3 图像的分类23
1.3 基于图像的动画制作26
1.3.1 序列图像26
1.3.2 图像播放29
1.3.3 基于图像的动画制作31
习题135第2章 图像的几何操作37
2.1 图像的裁剪、缩放与旋转37
2.1.1 图像的裁剪37
2.1.2 图像的缩放39
2.1.3 图像的旋转42
2.2 图像的几何变换43
2.2.1 画图软件中的图像扭曲43
2.2.2 图像二维空间变换44
2.3 图像的邻域操作48
2.3.1 邻域操作48
2.3.2 MATLAB邻域操作函数52
2.4 图像区域选取57
2.4.1 块选取函数57
2.4.2 曲线围成的区域59
2.5 图像增强59
2.5.1 灰度调整60
2.5.2 灰度调整函数62
2.5.3 彩色图像增强67
2.6 图像滤波69
2.6.1 滤波函数imfilter69
2.6.2 滤波器的定义72
习题277◆基于MATLAB的图像处理目 录第3章 图像的代数运算与逻辑运算78
3.1 图像的加减乘除运算78
3.1.1 图像的加减运算78
3.1.2 图像的乘除运算81
3.2 图像矩阵的特征值与奇异值84
3.2.1 图像矩阵的特征值84
3.2.2 图像矩阵的奇异值87
3.3 图像的逻辑运算90
3.3.1 二值图像的逻辑运算91
3.3.2 二值图像的膨胀与腐蚀92
3.3.3 开运算与闭运算98
习题399第4章 图像变换101
4.1 图像Radon变换101
4.1.1 函数Radon101
4.1.2 函数Iradon102
4.2 Hadamard变换104
4.3 离散余弦变换105
4.3.1 离散余弦变换函数105
4.3.2 离散余弦变换的数学表达110
4.3.3 离散余弦变换矩阵与基函数115
4.4 图像傅里叶变换118
4.4.1 图像傅里叶变换函数118
4.4.2 图像傅里叶变换的数学描述122
4.5 图像小波变换125
4.5.1 二维小波变换125
4.5.2 MATLAB图像小波变换函数129
4.5.3 图像小波变换的应用142
4.6 其他的图像变换145
4.6.1 可分离变换145
4.6.2 其他的数学变换148
习题4150第5章 图像分析152
5.1 图像的灰度统计特性152
5.1.1 图像的像素操作152
5.1.2 图像的区域属性度量154
5.1.3 图像的颜色直方图161
5.1.4 图像的方差及相关系数164
5.2 图像的轮廓提取与区域分割169
5.2.1 图像的轮廓提取169
5.2.2 图像的边缘轮廓提取方法分析173
5.2.3 图像的区域分割177
5.3 图像的四叉树分解180
5.4 图像的纹理分析182
5.4.1 图像的纹理滤波函数182
5.4.2 图像的灰度级别共生矩阵函数186
5.4.3 图像纹理的数学描述189
5.5 图像的图形化191
5.5.1 图像灰度信息的提取及三维化191
5.5.2 利用图像绘制三维图形192
5.6 视频图像193
5.6.1 视频图像的内容关联性分析193
5.6.2 视频图像的滤波196
习题5199第6章 图像应用程序设计202
6.1 图像编码202
6.1.1 Huffman编码202
6.1.2 离散余弦变换编码206
6.1.3 小波变换编码208
6.2 图像理解212
6.2.1 区域生长图像分割212
6.2.2 图像恢复216
6.2.3 图像中的对象查找218
6.2.4 图像特征提取219
6.3 图像处理软件的开发228
6.3.1 Photoshop概述229
6.3.2 图像处理函数的制作231
6.3.3 软件界面设计实例232
习题6236附录A MATLAB的图像处理函数238
附录B MATLAB的GUI程序设计241参考文献249
· · · · · · (收起)
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