数字图像处理：技术详解与Visual C++实践(含CD光盘1张)

书籍目录

第1 章 绪论.................................................1

1.1 数字图像处理概述...........................1

1.1.1 图像与数字图像..................1

1.1.2 数字图像处理研究的内容...................3

1.1.3 数字图像处理的应用......................5

1.2 Visual C++概述................................6

1.2.1 Visual C++简介..................................6

1.2.2 卓越的集成开发环境...........................9

1.3 在Visual C++中处理数字图像.........................12

1.3.1 位图和调色板.........................................13

1.3.2 图形设备接口................................14

1.4 本章实例：利用Visual C++实现画图程序....................16

1.4.1 实例预览......................................16

1.4.2 开始创建项目....................17

1.4.3 完成实例编码....................19

第2 章 色彩系统.....................................25

2.1 学习图像处理从认识色彩开始................25

2.1.1 什么是颜色........................25

2.1.2 颜色的属性........................27

2.1.3 光源能量分布图................28

2.2 CIE 色度图.....................................30

2.2.1 CIE 色彩模型的建立.................30

2.2.2 CIE 色度图的理解.......................32

2.2.3 CIE 色度图的后续发展.............33

2.3 常用的色彩空间.............................34

2.3.1 RGB 颜色空间...................34

2.3.2 CMY/CMYK 颜色空间.................35

2.3.3 HSV/HSB 颜色空间......................37

2.3.4 HSI/HSL 颜色空间............................38

2.3.5 Lab 颜色空间..............................40

2.3.6 YUV/YCbCr 颜色空间.................40

2.4 色彩空间的转换方法............................41

2.4.1 RGB 转换到HSV 的方法...................42

2.4.2 RGB 转换到HSI 的方法...............42

2.4.3 RGB 转换到YUV 的方法..............44

2.4.4 RGB 转换到YCbCr 的方法.................45

2.5 本章实例：Photoshop 色彩编辑器的实现................46

2.5.1 需要解决的若干问题..................46

2.5.2 开始创建项目......................48

2.5.3 完成实例编码...........................49

第3 章 图像的变换与编码...................51

3.1 图像编码的理论基础.....................51

3.1.1 率失真函数........................51

3.1.2 香农下边界.........................60

3.1.3 无记忆高斯信源................63

3.1.4 有记忆高斯信源................67

3.2 图像的压缩编码.............................74

3.2.1 行程编码............................74

3.2.2 LZW 编码..........................75

3.2.3 霍夫曼编码........................77

3.3 傅里叶变换.....................................83

3.3.1 傅里叶变换的数学基础............83

3.3.2 傅里叶变换与傅里叶级数的关系.................86

3.3.3 数字图像的傅里叶变换..................92

3.3.4 快速傅里叶变换的算法........94

3.3.5 编程实现图像的快速傅里叶变换...................99

3.4 离散余弦变换...............................105

3.4.1 基本概念及数学描述...................105

3.4.2 离散余弦变换的意义.................107

3.4.3 离散余弦变换的实现...................109

3.5 子带编码.......................................111

3.5.1 数字信号处理基础....................112

3.5.2 多抽样率信号处理...................115

3.5.3 图像的子带分解.....................124

第4 章 使用DIB 处理数字图像....................130

4.1 设备相关位图和设备无关位图...............130

4.1.1 设备相关位图（DDB）...................130

4.1.2 设备无关位图（DIB）........................130

4.2 CBitmap 类...................................131

4.2.1 创建DDB..........................131

4.2.2 CBitmap 中的成员函数...........133

4.2.3 应用DDB 显示图像..................134

4.2.4 应用DDB 显示大图像............135

4.3 进一步了解DIB............................143

4.3.1 DIB 的结构......................143

4.3.2 DIB 信息段......................143

4.3.3 位图数据..........................145

4.3.4 与DIB 有关的函数.........145

4.4 本章实例：DIB 类的封装.....................147

4.4.1 类的抽象与设计..............148

4.4.2 编写构造函数..................150

4.4.3 DIB 位图的显示..............154

4.4.4 BMP 文件的存储.............155

第5 章 使用GDI+处理数字图像.............157

5.1 GDI+简介.....................................157

5.1.1 GDI+概述.........................157

5.1.2 GDI+的结构.....................158

5.1.3 GDI+在Visual C++ 2005 中的配置................158

5.2 GDI+基础.....................................160

5.2.1 Graphics 类.......................160

5.2.2 GDI+的基本数据类型...................162

5.2.3 GDI+中的颜色...........................164

5.3 GDI+处理图像的基本方法....................165

5.3.1 GDI+的图像类..........................166

5.3.2 创建图像对象.........................167

5.3.3 图像的显示和缩放..........169

5.3.4 图像的基本处理方法............174

5.4 图像的剪裁....................................182

5.4.1 剪裁区域............................182

5.4.2 GraphicsPath 类...................183

5.4.3 Region 类..........................187

5.5 处理图像的色彩...............................191

5.5.1 ColorMatrix 结构体...............191

5.5.2 改变图像的透明度...............192

5.5.3 将图像转换为灰度图..................196

5.5.4 改变图像的亮度....................198

5.5.5 改变图像的对比度.......................200

5.6 本章实例：类似ACDSee 的图像浏览工具....................202

5.6.1 实例预览..........................203

5.6.2 概要设计..........................203

5.6.3 完成实例编码....................208

第6 章 图像文件的格式.........................212

6.1 图像文件概述.................................212

6.1.1 图像文件..............................212

6.1.2 图像文件的一般结构............213

6.1.3 图像文件的常用参数.........213

6.2 BMP 文件格式...................................215

6.2.1 文件结构...............................215

6.2.2 文件头和信息头..................215

6.2.3 主要参数.................................216

6.3 GIF 文件格式.....................................216

6.3.1 GIF 格式简介.....................216

6.3.2 GIF 文件结构.......................217

6.3.3 GIF 文件块的结构..............218

6.3.4 在GDI+下播放GIF 动画...............222

6.4 PNG 文件格式....................................227

6.4.1 PNG 格式简介............................227

6.4.2 PNG 文件结构.....................227

6.4.3 PNG 中的关键数据块...........229

6.5 JPEG 文件及其编解码的实现..........................230

6.5.1 JPEG 文件概述..........................230

6.5.2 JPEG 的编解码原理................230

6.5.3 JPEG 文件格式.......................239

6.5.4 JPEG 解码程序的实现.................242

第7 章 图像的点运算..............................248

7.1 灰度直方图简介..................................248

7.1.1 灰度直方图简介.......................248

7.1.2 基本原理.................................250

7.1.3 编程实现..............................250

7.2 灰度线性变换...................................259

7.2.1 基本原理.................................259

7.2.2 编程实现................................262

7.3 灰度非线性变换...............................265

7.3.1 灰度对数变换............................265

7.3.2 灰度幂次变换..........................269

7.3.3 灰度指数变换.......................271

7.4 灰度阈值变换......................................273

7.4.1 基本原理...............................273

7.4.2 编程实现...............................274

7.5 灰度拉伸.......................................276

7.5.1 基本原理...............................276

7.5.2 编程实现.................................278

7.6 灰度均衡..................................282

7.6.1 基本原理...............................283

7.6.2 编程实现.................................284

第8 章 对图像进行几何变换.................286

8.1 图像几何变换的基本理论...................286

8.1.1 图像几何变换概述...................286

8.1.2 图像几何变换的数学描述............289

8.2 图像的平移变换...................................289

8.2.1 效果预览...................................289

8.2.2 基本原理................................290

8.2.3 编程实现................................291

8.3 图像的镜像变换...............................295

8.3.1 效果预览...................................295

8.3.2 基本原理....................................296

8.3.3 编程实现...............................297

8.4 图像的转置........................................300

8.4.1 效果预览.............................300

8.4.2 基本原理................................300

8.4.3 编程实现...............................301

8.5 图像的缩放.......................................303

8.5.1 效果预览...................................303

8.5.2 基本原理................................304

8.5.3 插值算法介绍........................305

8.5.4 编程实现................................307

8.6 图像的旋转.......................................312

8.6.1 效果预览................................312

8.6.2 基本原理..................................313

8.6.3 编程实现.................................316

8.7 使用GDI+实现图像的几何变换................322

8.7.1 GDI+的变换操作....................323

8.7.2 平移.......................................324

8.7.3 缩放..........................................326

8.7.4 旋转.............................................327

8.7.5 变换的组合.................................331

8.7.6 利用矩阵进行其他几何变换............................333

第9 章 图像的增强处理.............................337

9.1 卷积积分与邻域处理............................337

9.1.1 理解卷积积分的概念.................337

9.1.2 卷积应用于图像处理的原理..................342

9.1.3 邻域处理的基本概念..............342

9.2 图像的简单平滑...................................345

9.2.1 图像的简单平滑原理..........................345

9.2.2 图像简单平滑的算法实现.....................346

9.3 图像的高斯平滑................................350

9.3.1 平滑线性滤波器...........................350

9.3.2 高斯平滑的原理........................351

9.3.3 高斯分布...................................352

9.3.4 高斯平滑的算法实现....................354

9.4 图像的中值滤波.....................................358

9.4.1 统计排序滤波器.......................358

9.4.2 图像中值滤波的原理................359

9.4.3 图像中值滤波的算法实现..............361

9.5 图像的拉普拉斯锐化.........................367

9.5.1 图像的锐化..........................367

9.5.2 拉普拉斯锐化的原理...............367

9.5.3 拉普拉斯锐化的算法实现..........368

9.6 Sobel 边缘细化..................................372

9.6.1 Sobel 边缘细化的原理................372

9.6.2 Sobel 边缘细化的算法实现............375

第10 章 图像的形态学处理..........................381

10.1 数学形态学.........................................381

10.2 一些必要的概念和符号约定.............381

10.3 图像的腐蚀........................................385

10.3.1 腐蚀原理.............................385

10.3.2 编程实现...................................388

10.4 图像的膨胀...........................................393

10.4.1 膨胀原理................................393

10.4.2 编程实现...............................395

10.5 腐蚀和膨胀的性质及应用..................399

10.5.1 腐蚀和膨胀的代数性质.............399

10.5.2 腐蚀和膨胀的应用..............401

10.6 开运算和闭运算................................407

10.6.1 开运算..................................407

10.6.2 闭运算..................................409

10.6.3 编程实现...............................410

10.6.4 开运算和闭运算的代数性质..................411

10.7 图像形态学的其他运算....................413

10.7.1 击中/不击中运算.....................413

10.7.2 细化处理...............................416

第11 章 图像的边缘和轮廓.........................421

11.1 边缘检测.............................................421

11.1.1 边缘检测的基本概念.................421

11.1.2 常规边缘检测..............................423

11.1.3 带方向的边缘检测....................427

11.1.4 拉普拉斯算子..........................432

11.2 Hough 变换........................438

11.2.1 平面坐标系的转换.................438

11.2.2 Hough 变换的思想....................440

11.2.3 直线的Hough 变换.................441

11.2.4 圆的Hough 变换.........................444

11.2.5 彩色图像的Hough 变换................445

11.3 种子算法..............................................448

11.3.1 算法介绍..................................448

11.3.2 编程实现.....................................451

11.4 轮廓跟踪...............................................454

11.4.1 区域表示方法............................454

11.4.2 计算区域的面积和周长...........462

11.4.3 单区域跟踪............................464

11.4.4 多区域跟踪.............................467

11.5 基于形态学分水岭的图像分割...................469

11.5.1 基本概念....................................470

11.5.2 分水岭算法.............................470

11.5.3 编程实现分水岭分割.............473

第12 章 数字图像的加密与隐藏.............478

12.1 混沌理论概述.....................................478

12.1.1 混沌理论的发展.......................478

12.1.2 混沌的基本概念........................480

12.1.3 混沌的度量与判定...................482

12.2 几种典型的混沌系统举例.....................485

12.2.1 Logistic 映射................................485

12.2.2 Henon 映射..........................488

12.2.3 Chebychev 映射.....................488

12.3 数字图像的混沌加密简介..............489

12.3.1 密码学与混沌密码学.............489

12.3.2 图像混沌加密算法的分类...............490

12.4 基于置乱的图像加密技术......................491

12.4.1 数字图像与排列变换...........491

12.4.2 利用Hilbert 曲线置乱图像.................492

12.4.3 利用Arnold 变换置乱图像............495

12.4.4 数字图像置乱算法的评价..........499

12.5 混沌在图像加密中的应用..................499

12.5.1 以排序法为基础的混沌置乱..............500

12.5.2 基于起始地址法的混沌置乱........507

12.5.3 基于灰度值变换的混沌加密..................507

12.5.4 对图像进行混沌加密的评价.....................510

12.6 数字图像的隐藏技术............................514

12.6.1 图像融合技术简介......................515

12.6.2 基于混沌的图像隐藏算法............516

12.6.3 图形用户界面设计...............518

12.6.4 编码实现.............................518

第13 章 小波变换及其应用.....................519

13.1 哈尔函数与哈尔变换......................519

13.1.1 哈尔函数的定义..................519

13.1.2 哈尔函数的性质.................520

13.1.3 酉矩阵与酉变换...................521

13.1.4 二维离散线性变换.............521

13.1.5 哈尔基函数...........................523

13.1.6 哈尔变换................................525

13.2 小波的数学基础..............................529

13.2.1 小波的历史.........................529

13.2.2 理解小波的概念................530

13.2.3 多分辨率分析.....................532

13.2.4 小波函数的构建..................536

13.2.5 小波序列展开........................538

13.2.6 离散小波变换....................539

13.2.7 连续小波变换.....................540

13.2.8 小波的容许条件与基本特征............542

13.3 快速小波变换...................................543

13.3.1 快速小波正变换................543

13.3.2 快速小波逆变换..................547

13.3.3 图像的小波变换...................549

13.4 小波在图像处理中的应用.................551

第14 章 偏微分方程与图像降噪..............554

14.1 PM 方程及其应用..............................554

14.1.1 一维热传导方程...................554

14.1.2 各向异性扩散方程.................559

14.1.3 PM 扩散方程的实现............565

14.1.4 加性算子分裂.......................570

14.2 TV 方法及其应用...........................578

14.2.1 泛函与变分法......................578

14.2.2 全变分模型.........................581

14.2.3 TV 算法的数值实现...................583

14.2.4 基于TV 的图像降噪实例...............584

作者简介

《数字图像处理：技术详解与Visual C++实践(含CD光盘1张)》全面系统地讲述了数字图像处理领域中的15 大核心话题，包括色彩空间、图像编码、频域变换、图像文件格式、几何变换、灰度变换、图像的增强处理、边缘检测、轮廓跟踪、形态学处理、图像分割、图像的加密与隐藏、小波变换、偏微分方程以及图像去噪等。为了便于学习与实践，基于自行开发的MagicHouse 平台，本书提供了全部算法的完整编码实现，并在Visual C++ 2005 环境下调试通过。借此，《数字图像处理：技术详解与Visual C++实践(含CD光盘1张)》也向读者全面详尽地介绍了Visual C++下进行数字图像处理编程的技术和方法。

《数字图像处理：技术详解与Visual C++实践(含CD光盘1张)》源于实践、贴近应用、深入浅出、通俗易懂，既可以作为希望进行数字图像处理学习和研究的初学者的自学教材，也可以作为大专院校计算机及相关专业师生或工程技术人员的参考书。

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