第一章 數(shù)字圖像處理概述 天津大學(xué)版
第一講：數(shù)字圖像處理的基本概率
整個課程用 Visual C++ 和 MATLAB 結(jié)合做圖像處理
色度學(xué)理論認(rèn)為，任何顏色可由 紅、綠、藍(lán) 三種顏色混合得到。
1 Byte（字節(jié)） = 8 bit（比特）
1 KB = 1024 Byte
1 MB = 1024 KB
圖形：
由指令集合組成，指令由位置、形狀、顏色等描述。記錄的是坐標(biāo)值，顏色隱含，統(tǒng)一描述。顯示時執(zhí)行命令，轉(zhuǎn)變?yōu)槠聊簧纤吹降男螤詈皖伾?/p>
圖像：
圖像是矩陣，它里面的數(shù)據(jù)就是每一點(diǎn)的顏色值，位置按規(guī)則排列。
上圖是一個9像素的圖像，左上角最黑的是0，左下角很白的是250.
第二講：圖像的存儲格式
圖像有2位的黑白圖像，8位灰度圖像，8位彩色圖像，其中8位灰白、彩色圖像都帶 8位索引圖像，一個數(shù)據(jù)矩陣x和一個調(diào)色板矩陣MAP。只有一個像素占8位的時候，才有索引矩陣，才有個顏色表。8位灰度的索引表和索引號是對應(yīng)的，RGB相等。
對于一個256色（BPP＝8）的800*600分辨率的圖像而言，若R、G、B分別采用一個字節(jié)描述，則需要 800*600*3＝1440000Byte的存儲空間，使用顏色表則只需800*600*1+256*3＝480768Byte的存儲空間，顏色表是提前設(shè)置好的表，通過索引即可推斷出 R、G、B的值。矩陣中每個元素的值就是 顏色表中的索引號。
真彩圖像：一個像素就24位 ，能表現(xiàn)的顏色數(shù)量為2^24，能表達(dá)接近實(shí)際世界的顏色。
真彩圖像不帶索引號，它每個像素直接是RGB值 (還有更高的48位彩色，目前只用在少數(shù)特殊行業(yè)，我們一般的顯示屏也都是24位彩色，2^24=1677萬色人眼已經(jīng)無法分辨，夠用了)
常見的圖片格式：
JPEG (Joint Photographic Experts Group) 其優(yōu)點(diǎn)為兼容性高、傳輸速度快、內(nèi)存小。大部分的數(shù)碼相機(jī)都能夠拍 JPEG，它是一種有損壓縮方案，可在保持較高圖片質(zhì)量的前提下，被壓縮到原圖內(nèi)存的二十分之一大小，令細(xì)節(jié)和質(zhì)量流失。但同時文件比較小，一些相機(jī)能夠拍不同畫質(zhì)的 JPEG﹙如低、中、高三種﹚。意味著畫質(zhì)越高，壓縮得越少，文件也會相對地大。當(dāng)然，如果是出于對圖片高質(zhì)量的要求，JPG格式的圖片依然存在失真的情況，故而無法與PNG或TIF格式相比較。還有一個注意點(diǎn)，就是在圖片編輯中，對于JPG格式的圖片，每一次輸出都會損失像素質(zhì)量，在用圖片編輯軟件，編輯JPG格式的圖片時，盡量不要過于頻繁地保存步驟，防止像素?fù)p失。
TIFF (Tagged Image File Format)RAWDNG (Digital Negative) 是一種靈活的位圖格式，這是最常用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式，有一些印刷商會要求 TIFF 檔。使用無損格式存儲圖像的能力使TIFF文件成為圖像存檔的有效方法。與JPEG不同，TIFF文件可以編輯然后重新存儲而不會有壓縮損失。在后期上比較容易，但在記憶卡上占用更多容間。優(yōu)點(diǎn)：能在后期軟件上作后期制作、用于打印。缺點(diǎn)：檔案較大，也占用空間。主要用來存儲包括照片和藝術(shù)圖在內(nèi)的圖像。
PNG (Portable Network Graphics) “可移植網(wǎng)絡(luò)圖形格式“，是圖像文件存儲格式，其設(shè)計(jì)目的是試圖替代GIF和TIFF文件格式，同時增加一些GIF文件格式所不具備的特性。對于圖片本身質(zhì)量的減損非常低。因其能夠支持壓縮不失真、透明背景、漸變圖像的制作要求，PNG格式也是各大制圖軟件例如PS、InDesign輸出或編輯的原始格式。PNG文件非常適合在互聯(lián)網(wǎng)上使用。但它也不足以用作專業(yè)印刷。優(yōu)點(diǎn)：能夠相容半透明 / 透明圖像，缺點(diǎn)：檔案比 JPEG 大，不能用于印刷PNG
GIF (Graphics Interchange Format) GIF格式的圖片是分為靜態(tài)和動態(tài)兩種的。靜態(tài)的GIF格式圖片和JPG格式的圖片無異，而動態(tài)的GIF圖片則是由多幅圖片保存為一個圖片，形成動畫效果而制成的。然而，它們只能包含最多 256 種顏色，因此并不適合用在照片上，除非照片的顏色比較單一。優(yōu)點(diǎn)：檔案小、非常適合在網(wǎng)頁使用，可以制作動畫缺點(diǎn)：包容顏色太少
BMP (Bitmap)PSD (Photoshop Document) BMP 是由微軟發(fā)明，最初在 Windows 平臺上使用，但現(xiàn)在 Mac 電腦上也能用到 BMP格式。BMP 格式能把顏色數(shù)據(jù)保存在每一個單獨(dú)的像素中，BMP格式的圖片文件內(nèi)存較大，不會作任何壓縮，保存了每個像素的信息。優(yōu)點(diǎn)：可用于打印，是能保留高品質(zhì)影像的格式，缺點(diǎn)：檔案一般較大。
第三講 BMP文件存儲格式
BMP文件由四部分組成
BMP文件頭：BITMAP FILE HEADER
里面存放第一個東西是 2個字節(jié)，是bm文件標(biāo)識符，后面4個字節(jié)存放 文件的大小 bisize，后面2個字節(jié)是0，再后面還是2個0，再后面4個字節(jié)是數(shù)據(jù)區(qū)的起始位置，總共字節(jié)2+4+2+2+4=14字節(jié)位圖信息頭： BITMAP INFOHEADER
這里定義了很多信息，著重說幾點(diǎn)，首先定義了本結(jié)構(gòu)bisize的大小，總共 40字節(jié)。顏色表： RGB QUAD
顏色表有3種顏色，實(shí)際上有個保留字，實(shí)際是4個字節(jié)，最后一個保留。位圖像素 數(shù)據(jù)
第四講 基于MATLAB的圖像處理基礎(chǔ)
將一幅真彩圖像變成灰度圖像，MATLAB代碼如下：
close all; # 關(guān)閉當(dāng)前所有圖形窗口
clear all; # 清空工作空間變量
clc:; # 清屏 （以上三步是新建程序的基本步驟）
X = imread('football.jpg'); # X讀取文件格式為.jpg。文件名為 football的JPG圖像
I = rgb2gray(X); 將RGB圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像
set(0, 'defaultFigurePositon', [100, 100, 1000, 500]); # 修改圖形圖像的位置默認(rèn)設(shè)置
set(0, 'defaultFigureColor', [1 0 1]); # 修改圖形背景顏色的設(shè)置
subplot(121), imshow(X); #顯示原RGB圖像
subplot(122), imshow(I); #顯示轉(zhuǎn)換后的灰度圖像
第二章 圖像處理編程
第一講 圖像處理編程基礎(chǔ)
教學(xué)軟件 VC_DIP框架結(jié)構(gòu)
數(shù)字圖像處理 剛薩雷斯版
1.2 數(shù)字圖像的起源
數(shù)字圖像處理最早的應(yīng)用是報(bào)紙業(yè)，把圖像從紐約通過還跌光纜傳輸?shù)絺惗亍?929年時候，可以做到15個灰度圖像的傳輸。
1964年美國通過數(shù)字圖像技術(shù)獲取第一張?jiān)虑虮砻鎴D片。
2.0 數(shù)字圖像基礎(chǔ)
2.3.4 簡單的圖像形成模型
可以用函數(shù) f(x,y) 表示一個圖像。0< f(x,y) < 無限大~
函數(shù)f(x,y) 可以由2個分量來表征，入射到觀察場的光源總量；場景中物體反射光的總量，分別表示為i(x,y),r(x,y)
f(x,y) = i(x,y)r(x,y) 0<i(x,y)<無窮 0< r(x,y)<1
2.4 數(shù)字圖像的表示
對于一幅大小是 M*N ，灰度級為L = 2 ^k 的數(shù)字圖像，其存儲空間為 b = M * N * k
當(dāng)一個圖像有2^k 個灰度時候，一般稱這個圖像為 k比特圖像。
2.4.2 放大或縮小數(shù)字圖像
放大和縮小數(shù)字圖像需要執(zhí)行的兩個步驟：
- 計(jì)算新的像素在原圖中的位置
- 為這些對應(yīng)的位置賦新灰度值
一維線性差值：已知2個點(diǎn)，這2個點(diǎn)中間的點(diǎn)的坐標(biāo)。
臨近差值，雙線性差值，雙線性差值效果好，不容易造成圖像細(xì)節(jié)丟失，臨近差值簡單，速度快。
m混合鄰接是對 8鄰接的改進(jìn)，為了消除8鄰接容易發(fā)生的 二義性
2.6 數(shù)字圖像處理中所用數(shù)學(xué)工具的介紹
陣列與矩陣操作
線性操作與非線性操作
集合和邏輯操作
使用圖像相乘和相除來降低陰影
第三章. 灰度變換與空間濾波
術(shù)語空間域 指的是圖像平面本身，這類圖像處理方法直接以圖像中的像素操作為基礎(chǔ)。而變換域的圖像處理首先把一幅圖像變換到變換域，在變換域中進(jìn)行處理，然后通過反變換把處理結(jié)果返回到空間域。空間域處理主要分為 灰度變換和空間濾波兩類。 灰度變換在圖像的單個像素上操作，主要以對比度和閾值處理為目的?？臻g濾波涉及改善性能和操作，如通過圖像中的每一個像素的鄰域處理來銳化圖像。
3.1.1 灰度變換和空間濾波基礎(chǔ)
我們知道空間域就是簡單的包含圖像像素的平面，空間域的技術(shù)直接在圖像像素上進(jìn)行操作。比如一些圖像增強(qiáng)。
對于頻域來說，其操作是在圖像上進(jìn)行傅里葉變換的基礎(chǔ)上進(jìn)行。
3.2 一些基本的灰度變換函數(shù)
圖像反轉(zhuǎn)
對數(shù)變換
冪律（伽馬）變換
分段線性變換函數(shù)
3.3. 直方圖處理
直方圖是多種空間域處理技術(shù)的基礎(chǔ)。直方圖操作可以用于圖像增強(qiáng)、圖像壓縮、分割。
直方圖均衡：增強(qiáng)對比度，使得圖片能顯示更多細(xì)節(jié)，適合偏亮的圖片
直方圖匹配（規(guī)定化）：使灰度提高，圖片更亮，適合偏暗的圖片
3.4 空間濾波基礎(chǔ)
低通濾波器的最終效果是模糊（平滑）一幅圖像。
3.5 平滑空間濾波器
平滑濾波器用于模糊處理和降低噪聲。模糊處理經(jīng)常用于預(yù)處理任務(wù)中，例如在目標(biāo)中提取之前去除圖像中的一些瑣碎細(xì)節(jié)，以及橋接直線或者曲線的縫隙。通過線性濾波器和非線性濾波模糊處理，可以降低噪聲。
3.6 銳化空間濾波器
銳化處理的主要目的是突出灰度的過渡部分。
使用二階微分進(jìn)行圖像銳化---拉普拉斯算子
第四章 頻率域?yàn)V波
濾波器：抑制或最小化某些頻率的波或振蕩的裝置或材料
頻率：自變量單位變化期間，一個周期函數(shù)重復(fù)相同值序列的次數(shù)
4.1 傅里葉級數(shù)和 變換簡史
傅里葉在這個領(lǐng)域的貢獻(xiàn)是，他指出任何周期函數(shù)都可以表示為不同頻率的正玄或者余弦之和的形式，每個正弦項(xiàng)和/或余弦項(xiàng) 乘以不同的系數(shù)（現(xiàn)在稱該和未傅里葉級數(shù)），甚至非周期函數(shù)（但該曲線下的面積是有限的）也可以用正弦和/余弦 乘以 加權(quán)函數(shù)的積分來表示。用傅里葉級數(shù)或者變換表示的函數(shù)特征完全可以通過傅里葉反變換來重建，而不會丟失任何信息。
