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Visual C++數字圖像處理技術詳解(第2版)（簡體書）
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商品簡介
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
本書以數字圖像處理技術為主線，全面介紹在Visual C++環境中進行數字圖像處理程序設計的方法，內容涵蓋了數字圖像的幾何變換、正交變換（特征提取）、增強、復原、重建、形態學處理、分割、匹配、壓縮編碼及特效處理等，并針對每種方法均給出基本原理、典型算法、Visual C++源碼及綜合應用實例。同時，本書還介紹了Visual C++與VTK、OpenCV等開發平臺相結合進行數字圖像處理的程序設計技術。
本書內容全面，深入淺出，層次分明，側重知識的系統性、針對性和先進性，注重理論結合實踐，培養工程應用能力。另外，本書還配有綜合實例的完整源程序，便于在學習和實際開發中使用。
序
數字圖像處理（Digital Image Processing）是通過計算機對數字圖像進行變換、增強、復原、分割及匹配等處理的方法和技術，在航空航天、生物醫學工程、工業檢測、機器人視覺、公安司法、導航制導、安保監控及文化藝術等諸多領域有著極為廣泛的應用。數字圖像處理技術的研究和應用離不開程序設計，Visual C++則是最有力、最常用的數字圖像處理程序開發工具之一。2010年，我們出版了《Visual C++數字圖像處理技術詳解》一書，深受讀者歡迎。為了更好地滿足讀者的需求，我們對該書進行了改版，更新和調整了如下內容。
1）將原書由14章調整為13章，刪去了在實際工程項目中不太常用的Visual C++結合MATLAB編程的內容，使得內容更緊湊、更實用。
2）重新組織和更新了第1章的內容，使得初學者更容易入門。
3）完全重寫了最后一章的綜合應用實例系統，更新了車牌識別系統的技術方法，并新增了車型識別系統。
4）用Visual C++重寫了SVD算法的實現函數（原為調用MATLAB實現）。
5）修改了圖像幾何畸變校正的程序，補充了詳細的注釋。
6）用藝術數碼相框替換了第1 1章的綜合實例。
7）根據軟件最新版本更新了VTK和0penCV安裝、配置與使用的相關內容。
8）補充、更新了大部分實踐拓展的內容，使其更接近工程實際。
9）根據讀者反饋的意見，修訂了第1版書中一些表述不夠清楚的文字內容。
10）修正了第1版書中個別筆誤之處，并重新潤色了全書的文字。
11）將全部程序升級到Visual C++2010版本。本書特點
本書修訂時注意保留了第一版原有的特點。
1．技術全面，內容充實
本書全面涵蓋了從圖像的變換、增強、復原、重建、分割、匹配及形態學處理到壓縮編碼和特效處理等常用的數字圖像處理技術和典型算法，同時還介紹了Visual C++與V7K和OpenCV相結合開發數字圖像處理系統的技術。通過學習本書內容，讀者可以全面掌握VisualC++數字圖像處理的核心技術和外圍相關技術。無論是數字圖像處理與分析、計算機視覺和多媒體信息處理等領域的系統開發人員，還是大專院校從事相關領域教學和科研：I：作的師生，均能從本書中找到實用的相關知識。
2．循序漸進，深入淺出
為了方便初學者學習，本書從數字圖像處理的基本概念講起，逐步引人數字圖像處理的專門理論和核心技術，再過渡到高級綜合應用內容。對每項處理技術的講解也是從基本原理開始，再給出算法描述，然后結合應用實例講解開發過程。讀者不需要具備數字圖像處理知識就能循序漸進地掌握本書的內容，讀者也可以根據自己的知識基礎選擇閱讀本書的切入點和閱讀內容的選取。
3．理論凝練，算法清晰
本書在講清楚問題的情況下，對繁雜的數字圖像處理理論做了大量的簡化和凝練工作，體現在書中的是最基本的原理、最核心的計算公式和清晰簡明的算法描述，讀者不必再花大量的精力從理論堆里去挖掘算法步驟，可以直接從給出的算法步驟開始編程實踐。
4．代碼完整，講解詳盡
書中的每個算法、每章的實例和最后的車輛識別系統綜合應用案例，在介紹完基本原理和算法步驟之后，都給出了完整的源代碼，并對開發步驟做了詳盡的講解，而且對關鍵的代碼部分進行了詳細的注釋說明，每段代碼都給出了運行結果。讀者可以參照基本原@、算法描述和運行結果去閱讀源程序，以便加深理解。
5．結合應用，注重實踐
本書中提供了大量綜合應用實例，結合實例詳細交代了數字圖像處理系統的開發過程，從工程實踐的角度總結了作者多年來在數字圖像處理領域的開發經驗、常見問題及解決方法。主要內容
本書修訂后的內容分為13章。各章的主要內容如下。
第1章：主要介紹Visual C++與面向對象程序設計、Windows程序設計的基本概念、數字圖像處理的基礎知識以及使用VisuaI C++處理數字圖像的基本方法。如果讀者沒有接觸過數字圖像處理技術，本章可以將讀者帶人數字圖像處理領域。
第2章：介紹了圖像幾何變換方法，包括圖像平移、旋轉、鏡像、轉置、縮放以及插值算法等。通過本章學習，讀者可以學習到圖像編輯中常用的一些圖像變換技術。
……
1）將原書由14章調整為13章，刪去了在實際工程項目中不太常用的Visual C++結合MATLAB編程的內容，使得內容更緊湊、更實用。
2）重新組織和更新了第1章的內容，使得初學者更容易入門。
3）完全重寫了最后一章的綜合應用實例系統，更新了車牌識別系統的技術方法，并新增了車型識別系統。
4）用Visual C++重寫了SVD算法的實現函數（原為調用MATLAB實現）。
5）修改了圖像幾何畸變校正的程序，補充了詳細的注釋。
6）用藝術數碼相框替換了第1 1章的綜合實例。
7）根據軟件最新版本更新了VTK和0penCV安裝、配置與使用的相關內容。
8）補充、更新了大部分實踐拓展的內容，使其更接近工程實際。
9）根據讀者反饋的意見，修訂了第1版書中一些表述不夠清楚的文字內容。
10）修正了第1版書中個別筆誤之處，并重新潤色了全書的文字。
11）將全部程序升級到Visual C++2010版本。本書特點
本書修訂時注意保留了第一版原有的特點。
1．技術全面，內容充實
本書全面涵蓋了從圖像的變換、增強、復原、重建、分割、匹配及形態學處理到壓縮編碼和特效處理等常用的數字圖像處理技術和典型算法，同時還介紹了Visual C++與V7K和OpenCV相結合開發數字圖像處理系統的技術。通過學習本書內容，讀者可以全面掌握VisualC++數字圖像處理的核心技術和外圍相關技術。無論是數字圖像處理與分析、計算機視覺和多媒體信息處理等領域的系統開發人員，還是大專院校從事相關領域教學和科研：I：作的師生，均能從本書中找到實用的相關知識。
2．循序漸進，深入淺出
為了方便初學者學習，本書從數字圖像處理的基本概念講起，逐步引人數字圖像處理的專門理論和核心技術，再過渡到高級綜合應用內容。對每項處理技術的講解也是從基本原理開始，再給出算法描述，然后結合應用實例講解開發過程。讀者不需要具備數字圖像處理知識就能循序漸進地掌握本書的內容，讀者也可以根據自己的知識基礎選擇閱讀本書的切入點和閱讀內容的選取。
3．理論凝練，算法清晰
本書在講清楚問題的情況下，對繁雜的數字圖像處理理論做了大量的簡化和凝練工作，體現在書中的是最基本的原理、最核心的計算公式和清晰簡明的算法描述，讀者不必再花大量的精力從理論堆里去挖掘算法步驟，可以直接從給出的算法步驟開始編程實踐。
4．代碼完整，講解詳盡
書中的每個算法、每章的實例和最后的車輛識別系統綜合應用案例，在介紹完基本原理和算法步驟之后，都給出了完整的源代碼，并對開發步驟做了詳盡的講解，而且對關鍵的代碼部分進行了詳細的注釋說明，每段代碼都給出了運行結果。讀者可以參照基本原@、算法描述和運行結果去閱讀源程序，以便加深理解。
5．結合應用，注重實踐
本書中提供了大量綜合應用實例，結合實例詳細交代了數字圖像處理系統的開發過程，從工程實踐的角度總結了作者多年來在數字圖像處理領域的開發經驗、常見問題及解決方法。主要內容
本書修訂后的內容分為13章。各章的主要內容如下。
第1章：主要介紹Visual C++與面向對象程序設計、Windows程序設計的基本概念、數字圖像處理的基礎知識以及使用VisuaI C++處理數字圖像的基本方法。如果讀者沒有接觸過數字圖像處理技術，本章可以將讀者帶人數字圖像處理領域。
第2章：介紹了圖像幾何變換方法，包括圖像平移、旋轉、鏡像、轉置、縮放以及插值算法等。通過本章學習，讀者可以學習到圖像編輯中常用的一些圖像變換技術。
……
目次
目 錄
第2版前言
第1版前言
第1章 圖像編程基礎 1
1.1 Visual C++程序設計概述 1
1.1.1 C++與面向對象程序設計 1
1.1.2 Visual C++與Windows程序設計 2
1.2 數字圖像處理概述 4
1.2.1 圖像與數字圖像 4
1.2.2 顏色與顏色空間 4
1.2.3 顯示卡與調色板 7
1.2.4 數字圖像文件格式 13
1.2.5 數字圖像處理的研究內容 21
1.2.6 數字圖像處理的應用領域 22
1.3 Visual C++處理數字圖像的基本方法 23
1.3.1 使用DIB處理數字圖像 23
1.3.2 使用自定義CDib類處理數字圖像 28
1.3.3 使用GDI+處理數字圖像 38
1.4 綜合實例——圖像瀏覽器 44
1.5 實踐拓展 49
第2章 圖像幾何變換 50
2.1 圖像的位置變換 50
2.1.1 圖像平移 51
2.1.2 圖像旋轉 54
2.1.3 圖像鏡像 59
2.1.4 圖像轉置 63
2.2 圖像尺度變換 65
2.2.1 圖像縮放 66
2.2.2 插值算法 69
2.3 綜合實例——魔鏡 76
2.4 實踐拓展 90
第3章 圖像正交變換 92
3.1 基本正交變換 92
3.1.1 離散傅里葉變換 92
3.1.2 離散余弦變換 102
3.1.3 離散沃爾什變換 107
3.2 特征變換 113
3.2.1 K-L變換 113
3.2.2 SVD變換 119
3.2.3 小波變換 131
3.3 綜合實例——特征提取 141
3.4 實踐拓展 146
第4章 圖像增強 148
4.1 灰度變換增強 148
4.1.1 線性灰度增強 148
4.1.2 分段線性灰度增強 150
4.1.3 非線性灰度增強 153
4.2 直方圖增強 154
4.2.1 直方圖統計 155
4.2.2 直方圖均衡化 156
4.2.3 直方圖規定化 159
4.3 圖像平滑 162
4.3.1 鄰域平均法 162
4.3.2 加權平均法 164
4.3.3 選擇式掩膜平滑法 166
4.3.4 中值濾波法 171
4.4 圖像銳化 173
4.4.1 梯度銳化 173
4.4.2 拉普拉斯掩膜銳化 175
4.5 頻率域增強 178
4.5.1 低通濾波 179
4.5.2 高通濾波 182
4.5.3 帶阻濾波 185
4.5.4 同態濾波 185
4.6 彩色增強 186
4.6.1 真彩色增強 186
4.6.2 假彩色增強 186
4.6.3 偽彩色增強 187
4.7 綜合實例——照片處理器 188
4.8 實踐拓展 195
第5章 圖像復原 196
5.1 圖像退化模型 196
5.2 線性復原 196
5.2.1 無約束逆濾波 197
5.2.2 有約束維納濾波 200
5.2.3 有約束最小平方濾波 204
5.2.4 運動模糊圖像復原 208
5.3 非線性復原 212
5.3.1 最大后驗復原 212
5.3.2 最大熵復原 217
5.3.3 投影復原 222
5.4 盲復原與幾何復原 225
5.4.1 盲復原 226
5.4.2 圖像幾何畸變的校正 230
5.5 綜合實例——模糊照片復原 233
5.6 實踐拓展 236
第6章 圖像重建 238
6.1 圖像重建與可視化工具VTK 238
6.1.1 圖像重建 238
6.1.2 可視化工具VTK 238
6.2 VTK的安裝與配置 242
6.2.1 安裝前的準備 242
6.2.2 開始實施安裝 242
6.2.3 Visual Studio 2010環境的配置 245
6.2.4 測試開發環境 247
6.3 傳統重建算法 248
6.3.1 傅里葉反投影重建 248
6.3.2 卷積反投影重建 250
6.3.3 代數重建 251
6.3.4 超分辨率重建 252
6.4 三維重建數據可視化 253
6.4.1 三維圖像的面繪制 254
6.4.2 三維圖像的體繪制 257
6.5 綜合實例——CT圖像重建 259
6.6 實踐拓展 263
第7章 圖像形態學處理 267
7.1 形態學基本概念 267
7.2 二值圖像形態學運算 268
7.2.1 圖像腐蝕 268
7.2.2 圖像膨脹 271
7.2.3 開運算和閉運算 273
7.2.4 擊中/擊不中變換 276
7.2.5 骨架抽取 280
7.3 灰度形態學處理 283
7.3.1 灰值腐蝕和灰度膨脹 283
7.3.2 灰值開運算和閉運算 288
7.3.3 灰值形態學梯度 291
7.3.4 Top-Hat變換 292
7.4 綜合實例——白細胞檢測 294
7.5 實踐拓展 298
第8章 圖像分割 299
8.1 邊緣檢測法 299
8.1.1 Roberts算子 299
8.1.2 Sobel算子 301
8.1.3 Prewitt算子 304
8.1.4 Krisch算子 306
8.1.5 Laplacian算子 311
8.1.6 Gauss-Laplacian算子 313
8.2 閾值分割法 315
8.2.1 最大方差閾值分割 315
8.2.2 自適應閾值分割 318
8.3 邊界分割法 321
8.3.1 輪廓提取 321
8.3.2 邊界跟蹤 323
8.4 其他分割法 326
8.4.1 區域生長法 326
8.4.2 彩色分割法 328
8.4.3 分水嶺分割法 331
8.5 綜合實例—指紋提取 335
8.6 實踐拓展 339
第9章 圖像匹配 340
9.1 基于像素的匹配 340
9.1.1 歸一化積相關灰度匹配 340
9.1.2 序貫相似性檢測法匹配 344
9.2 基于特征的匹配 349
9.2.1 不變矩匹配法 349
9.2.2 距離變換匹配法 355
9.2.3 最小均方誤差匹配法 362
9.3 綜合實例——遙感圖像匹配 369
9.4 實踐拓展 379
第10章 圖像壓縮編碼 380
10.1 無損壓縮 380
10.1.1 Huffman編碼 380
10.1.2 Shannon-Fano編碼 387
10.1.3 算術編碼 393
10.1.4 游程編碼 400
10.1.5 線性預測編碼 401
10.1.6 位平面編碼 402
10.2 有損壓縮 405
10.2.1 有損預測編碼 405
10.2.2 變換編碼 414
10.3 JPEG 2000編碼 415
10.3.1 JPEG 2000 概述 416
10.3.2 JPEG 2000編碼過程 417
10.3.3 JPEG 2000 圖像壓縮碼流格式 421
10.4 綜合實例——圖像編碼解碼器 423
10.5 實踐拓展 436
第11章 圖像特效 437
11.1 顯示特效 437
11.1.1 掃描特效 438
11.1.2 移動特效 439
11.1.3 百葉窗特效 441
11.1.4 柵條特效 442
11.1.5 馬賽克特效 444
11.1.6 雨滴特效 445
11.2 濾鏡效果 446
11.2.1 底片效果 446
11.2.2 雕刻效果 448
11.2.3 黑白效果 449
11.2.4 霧化效果 451
11.2.5 素描效果 454
11.3 綜合實例——藝術數碼相框 456
11.4 實踐拓展 470
第12章 OpenCV圖像編程 471
12.1 OpenCV概述 471
12.2 OpenCV編程環境 473
12.2.1 OpenCV的獲取 473
12.2.2 OpenCV的安裝和
Visual C++的配置 473
12.3 OpenCV編程基礎 475
12.3.1 OpenCV編程規范 476
12.3.2 OpenCV基礎數據結構 479
12.3.3 OpenCV動態數據結構 485
12.3.4 OpenCV常用函數 491
12.3.5 在Visual C++環境下使用OpenCV 508
12.4 綜合實例——人臉檢測 510
12.5 實踐拓展 512
第13章 車輛識別系統 514
13.1 車型識別系統 514
13.1.1 車型識別系統原理 514
13.1.2 車型識別系統的功能、結構與流程 520
13.1.3 車型識別系統編程實現 521
13.1.4 車型識別系統運行效果 527
13.2 車牌識別系統 528
13.2.1 車牌識別技術原理 528
13.2.2 車牌識別系統的功能、結構與流程 533
13.2.3 車牌識別系統編程實現 534
13.2.4 車牌識別系統運行效果 557
13.3 實踐拓展 557
書摘/試閱
第1章 圖像編程基礎
“萬丈高樓平地起，盤龍臥虎高山頂……”20世紀50年代的一曲隴東紅色歌謠唱遍了全國。如今， 當你踏上這圖像編程之旅時，想必也是帶著萬丈豪情，那就讓我們也先從平地開始吧。本章主要介紹Visual C++程序設計和數字圖像處理的基本概念和方法，為掌握VisualC什圖像編程奠定必要的基礎。
1．1 Visua0 C++程序設計概述
Visual C++（簡稱VC）是Microsoft公司的Visual Studio開發工具箱中的一個C++程序開發環境，是一個面向對象的可視化集成開發系統，它不但具有程序框架自動生成、類管理靈活方便、代碼編寫和界面設計集成交互操作、可開發多種程序等優點，而且通過簡單的設置就可使其生成的程序框架支持數據庫接口、0LE2、WinSock網絡、3D控制界面。VC自誕生以來，憑借著C++語言的強大威力、開發環境的良好支持以及與Windows操作系統的血緣關系，一直是windows操作系統環境下最主要的開發工具之一。VC在數字圖像處理軟件開發中也占據著極其重要的地位。
1．1．1 C枓與面向對象程序設計
面向對象是計算機編程技術發展到一定階段后的產物。早期的計算機編程采用的是面向過程的方法。隨著計算機技術的不斷提高，計算機被用于解決越來越復雜的問題。而面向對象的方式通過將現實世界的事物抽象成對象，將現實世界中的關系抽象成類、繼承，幫助人們實現對現實世界的抽象與數字建模，以易于人類理解的方式對復雜的系統進行分析、設計與編程。同時，面向對象能有效提高編程的效率，通過封裝技術和消息機制，可以像搭積木一樣快速開發出一個全新的系統。
對象指的是類的集合。面向對象程序設計將對象作為程序的基本單元，將程序和數據封裝其中，以提高軟件的重用性、靈活性和擴展性．
面向對象程序設計語言的鼻祖是Smalltalk語言，這種語言產生于20世紀70年代，但并未流行起來。人們對面向對象程序設計的認識多是從C++開始的。實際上，面向對象不只是一種程序設計方法，更是建立客觀事物模型、分析復雜事物的一種思想方法。
面向對象程序設計方法具有抽象性、封裝性、繼承陸和多態性4個特點。與傳統的面向過程程序設計相比，其具有模塊性好、代碼重用率高、易于理解、易于維護、更適合大型應用程序的開發等優點。
……
“萬丈高樓平地起，盤龍臥虎高山頂……”20世紀50年代的一曲隴東紅色歌謠唱遍了全國。如今， 當你踏上這圖像編程之旅時，想必也是帶著萬丈豪情，那就讓我們也先從平地開始吧。本章主要介紹Visual C++程序設計和數字圖像處理的基本概念和方法，為掌握VisualC什圖像編程奠定必要的基礎。
1．1 Visua0 C++程序設計概述
Visual C++（簡稱VC）是Microsoft公司的Visual Studio開發工具箱中的一個C++程序開發環境，是一個面向對象的可視化集成開發系統，它不但具有程序框架自動生成、類管理靈活方便、代碼編寫和界面設計集成交互操作、可開發多種程序等優點，而且通過簡單的設置就可使其生成的程序框架支持數據庫接口、0LE2、WinSock網絡、3D控制界面。VC自誕生以來，憑借著C++語言的強大威力、開發環境的良好支持以及與Windows操作系統的血緣關系，一直是windows操作系統環境下最主要的開發工具之一。VC在數字圖像處理軟件開發中也占據著極其重要的地位。
1．1．1 C枓與面向對象程序設計
面向對象是計算機編程技術發展到一定階段后的產物。早期的計算機編程采用的是面向過程的方法。隨著計算機技術的不斷提高，計算機被用于解決越來越復雜的問題。而面向對象的方式通過將現實世界的事物抽象成對象，將現實世界中的關系抽象成類、繼承，幫助人們實現對現實世界的抽象與數字建模，以易于人類理解的方式對復雜的系統進行分析、設計與編程。同時，面向對象能有效提高編程的效率，通過封裝技術和消息機制，可以像搭積木一樣快速開發出一個全新的系統。
對象指的是類的集合。面向對象程序設計將對象作為程序的基本單元，將程序和數據封裝其中，以提高軟件的重用性、靈活性和擴展性．
面向對象程序設計語言的鼻祖是Smalltalk語言，這種語言產生于20世紀70年代，但并未流行起來。人們對面向對象程序設計的認識多是從C++開始的。實際上，面向對象不只是一種程序設計方法，更是建立客觀事物模型、分析復雜事物的一種思想方法。
面向對象程序設計方法具有抽象性、封裝性、繼承陸和多態性4個特點。與傳統的面向過程程序設計相比，其具有模塊性好、代碼重用率高、易于理解、易于維護、更適合大型應用程序的開發等優點。
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