隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的快速進(jìn)步和互聯(lián)網(wǎng)資源的大眾化普及，多媒體技術(shù)以及VR/AR的深入研究和廣泛應(yīng)用，尤其是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備性?xún)r(jià)比的大幅提高，數(shù)字圖像作為大數(shù)據(jù)的一種，以其近實(shí)時(shí)反映感興趣場(chǎng)景特征、真實(shí)客觀、信息量大、傳輸速度快等一系列優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ�活中不可或缺的獲取和處理信息的重要數(shù)據(jù)源。在現(xiàn)代信息社會(huì)和大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)字圖像處理論是在理論上，還是在實(shí)踐中，都存在著巨大的科學(xué)研究和商業(yè)應(yīng)用潛力。起源于20世紀(jì)20年代的圖像處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已成為一門(mén)多學(xué)科融合的數(shù)字化信息處理技術(shù)，日益為人們所重視和熟悉，并在航空航天、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事機(jī)動(dòng)偵察、遙感測(cè)繪、數(shù)字醫(yī)療、資源勘探、氣象精準(zhǔn)預(yù)報(bào)、大氣污染源探查、智慧城市建設(shè)等眾多領(lǐng)域中扮演著不可或缺的角色。
　　作者在多年的數(shù)字圖像處理教學(xué)和相關(guān)課題研究過(guò)程中，時(shí)時(shí)體悟著圖像處理所涉及原理的深邃和算法實(shí)現(xiàn)后的愉快感覺(jué)。盡管目前國(guó)內(nèi)外與圖像處理相關(guān)的書(shū)目眾多，但內(nèi)心仍不時(shí)會(huì)產(chǎn)生要將自己多年學(xué)習(xí)實(shí)踐經(jīng)典理論與前沿進(jìn)展的體會(huì)、教學(xué)科研心得及與博士、碩士、本科生的交流反饋等有機(jī)融合而編寫(xiě)一本理論與實(shí)踐相結(jié)合的圖像處理方面書(shū)籍的沖動(dòng)，期望能夠給讀者帶來(lái)些許有溫度感的可借鑒的信息。同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和多學(xué)科的相互交融，促使數(shù)字圖像處理理論研究更加深入而其應(yīng)用領(lǐng)域變得尤為寬廣，想在一本篇幅有限的教科書(shū)中涵蓋所有的內(nèi)容幾乎是不可能的事情。我們編寫(xiě)此書(shū)的目的，旨在初步總結(jié)國(guó)內(nèi)外關(guān)于數(shù)字圖像處理的研究基礎(chǔ)和目前的理論研究成果，亦是為了交流在處理圖像時(shí)所遇到問(wèn)題的解決方案和技巧，在開(kāi)闊學(xué)生學(xué)術(shù)視野的同時(shí)加強(qiáng)實(shí)踐能力。本書(shū)作為相關(guān)學(xué)科開(kāi)設(shè)的數(shù)字圖像處理課程的基礎(chǔ)教材，力圖在理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的基礎(chǔ)上，使讀者掌握?qǐng)D像處理的基礎(chǔ)概念、基本方法和系統(tǒng)知識(shí)，從而構(gòu)建出關(guān)于圖像處理的理論體系和實(shí)踐方法。至于圖像分析和模式識(shí)別等更專(zhuān)業(yè)的理論和方法，本書(shū)并未深入論及，建議讀者通過(guò)參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍并借助充足的網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)加以補(bǔ)充和完善。
　　本書(shū)是作者在2004年、2011年所編著兩版教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論拓展學(xué)習(xí)、具體教學(xué)實(shí)踐和編程實(shí)現(xiàn)理論算法的體會(huì)，對(duì)相應(yīng)章節(jié)進(jìn)行完善、補(bǔ)新而成。該版書(shū)主要內(nèi)容包括如下。
　　第1章從圖像工程的角度認(rèn)識(shí)圖像處理。依圖像工程的層次觀點(diǎn)來(lái)描述圖像處理、圖像分析和圖像理解在理論方面的聯(lián)系和區(qū)別，介紹數(shù)字圖像處理的基本概念和系統(tǒng)組成、理論算法的發(fā)展脈絡(luò)等，并對(duì)圖像處理在實(shí)際相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用加以概述。
　　第2章圖像處理基礎(chǔ)。包括圖像的連續(xù)形式表示、空間頻率的概念及數(shù)字化方法、離散圖像的概念、對(duì)像素及相互之間聯(lián)系的認(rèn)識(shí)、圖像直方圖概念及其作用、圖像二值化處理中的閾值選取和圖像代數(shù)聯(lián)合運(yùn)算等。
　　第3章典型圖像變換理論。包括典型傅里葉變換、余弦變換、小波變換及其他線性變換方法的理論描述，對(duì)如何建立復(fù)雜算法與像素之間的關(guān)聯(lián)問(wèn)題進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
　　第4章圖像視覺(jué)質(zhì)量提升。包括圖像對(duì)比度改善、圖像噪聲平滑、圖像邊緣銳化等基礎(chǔ)算法及相關(guān)改進(jìn)算法。
　　第5章圖像復(fù)原與超分辨率重建。包括圖像降質(zhì)模型、噪聲類(lèi)型分析和典型的復(fù)原方法，以及運(yùn)動(dòng)模糊、變焦圖像恢復(fù)與圖像的超分辨率重建理論等。
　　第6章圖像壓縮編碼。側(cè)重介紹了與圖像損編碼、有損編碼、變換編碼及編碼效率評(píng)價(jià)等相關(guān)的基本概念和基礎(chǔ)算法。
　　第7章彩色和多光譜圖像處理。概述了色彩空間及其相互之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系、偽彩色圖像生成、假彩色圖像處理及多光譜圖像融合等理論和技術(shù)。
　　第8章圖像形態(tài)學(xué)處理。主要介紹基于集合論的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)運(yùn)算、二值形態(tài)學(xué)和多值形態(tài)學(xué)，以及數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在圖像處理中的應(yīng)用。
　　第9章圖像處理編程基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)例。出于從底層了解圖像處理算法的實(shí)現(xiàn)原理和集成算法應(yīng)用兩重目的，介紹目前常用的Visual C++和MATLAB編程環(huán)境，選擇典型算法進(jìn)行編程實(shí)踐，結(jié)合具體應(yīng)用實(shí)例加強(qiáng)初學(xué)者對(duì)圖像處理原理和技術(shù)的理解與掌握。
　　除上述主體內(nèi)容外，還將常用的數(shù)字圖像處理名詞有針對(duì)性地選擇匯編成附錄。
　　應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，隨著信息產(chǎn)業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟發(fā)展，數(shù)字圖像處理早已成為一門(mén)多內(nèi)容綜合的學(xué)科，要想熟練掌握并加以應(yīng)用需要較扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)作為支撐。鑒于圖像所覆蓋場(chǎng)景的客觀隨機(jī)性，上述每一章節(jié)所涉及的相關(guān)問(wèn)題均可作為獨(dú)立的研究課題展開(kāi)深入的探討。此外，要想收到最佳的學(xué)習(xí)效果并獲得相當(dāng)?shù)念I(lǐng)悟，需要在圖像處理的學(xué)習(xí)中將理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合�？梢韵嘈牛瑢�(duì)計(jì)算機(jī)編程的濃厚興趣和解決實(shí)際問(wèn)題所需要的靈感將會(huì)引導(dǎo)對(duì)數(shù)字圖像處理的學(xué)習(xí)由煩瑣枯燥變得輕松愉悅。
　　本書(shū)由秦志遠(yuǎn)主編，張宏敏、張衛(wèi)國(guó)、高松峰、侯紹洋、楊鋒參加編寫(xiě)。其中第1章由秦志遠(yuǎn)編寫(xiě)，第2章和第9章由張宏敏、張衛(wèi)國(guó)編寫(xiě)，第3章和第6章由高松峰編寫(xiě)，第4章和第7章由侯紹洋編寫(xiě)，第5章和第8章由楊鋒編寫(xiě)，全書(shū)的統(tǒng)稿工作由秦志遠(yuǎn)完成。在編寫(xiě)本書(shū)的過(guò)程中，作者得到了信息工程大學(xué)地理空間信息學(xué)院和河南城建學(xué)院測(cè)繪與城市空間信息學(xué)院很多專(zhuān)家、教授的指點(diǎn)和鼓勵(lì)；高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)河南數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心平頂山分中心的同仁同心協(xié)力、攻堅(jiān)克難的敬業(yè)精神，尤其是我們的良師益友——河南城建學(xué)院李生平教授求真務(wù)實(shí)和不懈進(jìn)取的精神，時(shí)時(shí)感染著我們；授課過(guò)程中與莘莘學(xué)子的智力碰撞更是編寫(xiě)及完善本書(shū)的巨大動(dòng)力。
　　通過(guò)寫(xiě)書(shū)來(lái)表達(dá)作者的學(xué)術(shù)思想本身就是一件頗為主觀的事情。況且，數(shù)字圖像處理理論及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的不斷成熟和日新月異，使得作者理論學(xué)識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面受到限制。敬請(qǐng)讀者對(duì)書(shū)中不足之處加以批評(píng)指正。
　　作者
　　2017年秋于平頂山白龜湖畔