MATLAB數字圖像處理及其應用實驗教程

本書介紹了MATLAB數字圖像處理及其應用實驗，提供了大量的數字圖像處理實驗代碼和典型應用案例，在新工科和人工智能的背景下，由淺入深地設計了創新性的應用實驗。全書可分為三部分：MATLAB數字圖像處理基礎知識、基礎性實驗和應用性實驗。本書可作為高等院校電子信息科學與工程類相關專業的本科生、研究生的教材，也可以供相關領域不同層次的研究人員參考。

王鵬
南京航空航天大學，電子信息工程學院，副教授，長期從事遙感圖像處理方法的相關研究，主要涉及遙感圖像亞像元定位（也稱為超分辨率製圖）、遙感圖像全色銳化以及災害變化檢測等課題。近5年在權威遙感類SCI期刊如《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》、《IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters》、《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》以第一作者身份發表SCI論文20餘篇（中科院2區及以上14篇，封面論文1篇，高被引1篇），出版國家級中文專著1部，獲權或申請專利10餘項。獲得2017年全國博士研究獎學金，2019年哈爾濱工程大學優秀博士論文（全院唯一，全校8篇）。主持國家自然科學青年基金"並行路徑支持下的遙感圖像超分辨率製圖研究”（61801211，2019/01-2021/12），中國博士後基金面上"基於多種像元尺度空間相關性的遙感圖像超分辨率製圖”（YBA19050，2018/11-2020/10）和教育部高等學校電子信息類專業2020年度教學改革研究項目"跨學科交叉下的數字圖像處理實驗創新”（2020-YB-47，2020/12-2021/12）等項目。同時，參研了國家自然科學面上基金"高光譜圖像多端元處理技術研究”和"高光譜圖像混合像元處理技術研究”等項目。

第一部分MATLAB數字圖像處理基礎知識
第1章MATLAB數字圖像處理基礎 1
1.1 引言 1
1.2 數字圖像處理系統 1
1.2.1 數字圖像處理定義 1
1.2.2 數字圖像處理軟件開發工具 2
1.3 MATLAB數據 3
1.3.1 矩陣與數組 3
1.3.2 數組引用 6
1.3.3 字符串 7
1.3.4 圖形顯示 8
1.4 MATLAB函數 11
1.5 MATLAB編程 14
1.5.1 腳本文件 14
1.5.2 控制流語句 15
1.5.3 編寫函數 16

第2章數字圖像處理基本操作和運算 18
2.1 引言 18
2.2 數字圖像讀取、顯示和保存 18
2.2.1 數字圖像讀取 18
2.2.2 數字圖像顯示 20
2.2.3 數字圖像保存 23
2.3 數字圖像類型轉換 24
2.3.1 支持數據類型 24
2.3.2 支持圖像類型 25
2.3.3 數據和圖像類型轉換 27
2.4 數字圖像代數運算 28
2.4.1 加法運算 29
2.4.2 減法運算 32
2.4.3 乘法運算 32
2.4.4 除法運算 33
2.4.5 邏輯運算 34
2.5 數字圖像幾何運算 35
2.5.1 圖像插值 35
2.5.2 圖像變換 36
2.6 數字圖像點運算 39
2.6.1 線性點運算 39
2.6.2 非線性點運算 43

第3章數字圖像增強實驗 44
3.1 引言 44
3.2 數字圖像空域增強 44
3.2.1 灰度變換圖像增強 44
3.2.2 直方圖圖像增強 46
3.2.3 空域濾波圖像增強 49
3.2.4 空域銳化濾波 53
3.3 數字圖像頻域增強 56
3.3.1 圖像的傅里葉變換 57
3.3.2 低通濾波器 58
3.3.3 高通濾波器 60

第4章數字圖像復原實驗 63
4.1 引言 63
4.2 數字圖像復原理論基礎 63
4.2.1 圖像退化模型 63
4.2.2 噪聲模型 64
4.2.3 退化函數估計 65
4.3 數字圖像復原濾波器 65
4.3.1 空域復原濾波器 65
4.3.2 頻域復原濾波器 67
4.3.3 維納濾波器 69
4.3.4 約束最小二乘濾波器 71

第5章彩色數字圖像實驗 73
5.1 引言 73
5.2 真彩色數字圖像處理 73
5.2.1 彩色圖像格式 73
5.2.2 彩色圖像的轉換 74
5.2.3 真彩色圖像處理方法 77
5.3 假彩色數字圖像處理 79
5.4 偽彩色數字圖像處理 80
5.4.1 灰度分層法 81
5.4.2 灰度變換法 82

第6章數字圖像形態學和分割處理實驗 86
6.1 引言 86
6.2 數字圖像形態學處理 86
6.2.1 結構元素 86
6.2.2 膨脹和腐蝕 87
6.2.3 開運算和閉運算 90
6.2.4 bwmorph函數 92
6.3 數字圖像分割 94
6.3.1 點、線和邊緣檢測分割 94
6.3.2 基於閾值的圖像分割 100
6.3.3 基於區域提取的圖像分割 103

第二部分基礎性實驗
第7章數字圖像處理基礎性實驗 112
7.1 引言 112
7.2 實驗一：數字圖像灰度變換 112
7.3 實驗二：數字圖像直方圖 116
7.4 實驗三：數字圖像平滑處理 118
7.5 實驗四：數字圖像銳化處理 121
7.6 實驗五：數字圖像復原、檢測及形態學處理 124

第三部分應用性實驗
第8章數字圖像處理應用性實驗 127
8.1 引言 127
8.2 實驗一：含有噪聲的工業電路板圖像去噪處理 127
8.3 實驗二：醫學腦部圖像增強處理 129
8.4 實驗三：農業植被航天遙感圖像分割處理 131
8.5 實驗四：航空遙感數據假彩色圖像獲取（創新性實驗） 132
8.6 實驗五：遙感數據目標亞像元定位（創新性實驗） 135
參考文獻 139