圖像工程圖像分析（中冊(cè) 第二版）

　　本冊(cè)書為《圖像工程》的中冊(cè)，主要介紹圖像工程的第二層次——圖像分析的基本概念、基本原理、典型方法、實(shí)用技術(shù)以及國(guó)際上有關(guān)研究的新成果。本冊(cè)書主要內(nèi)容歸納在五大部分中。第一大部分（包含第1，2，3章）介紹圖像和圖像工程基礎(chǔ)，回顧了有關(guān)的圖像處理技術(shù)，并對(duì)數(shù)字化的圖像進(jìn)行了詳細(xì)描述，以便為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。第二大部分（包含第4，5，6，7章）討論圖像分析的關(guān)鍵步驟——圖像分割，除介紹了基本的圖像分割原理和技術(shù)外，還對(duì)近年常用的典型分割技術(shù)及其擴(kuò)展進(jìn)行了講解，另外還對(duì)圖像分割評(píng)價(jià)給予了全面的概括。第三大部分（包含第8，9，10章）介紹圖像分析的另一組關(guān)鍵工作——對(duì)目標(biāo)的表達(dá)、描述和特征測(cè)量，其中對(duì)測(cè)量誤差分析給予了詳細(xì)討論。第四大部分（包含第11，12，13章）分別介紹對(duì)圖像目標(biāo)的一些重要特性，包括紋理特性、形狀特性和運(yùn)動(dòng)特性的分析技術(shù)。第五大部分（包含第14，15章）介紹一類重要的圖像分析數(shù)學(xué)工具——數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法（包括二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)和灰度數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)）。書中對(duì)與圖像分析密切相關(guān)的體視學(xué)原理進(jìn)行了介紹。書中還提供了大量例題、思考題和練習(xí)題，對(duì)部分練習(xí)題提供了解答。本書可作為信號(hào)與信息處理、通信與信息系統(tǒng)、電子與通信工程、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)視覺等學(xué)科大學(xué)本科和研究生專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可供信息與通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、測(cè)控技術(shù)與儀器、機(jī)器人自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)工程、光學(xué)、電子醫(yī)療設(shè)備研制、遙感、測(cè)繪和軍事偵察等學(xué)科領(lǐng)域的科技工作者參考。本書前言本套書為《圖像工程》第2版，共分3冊(cè)，分別為《圖像工程（上冊(cè)）——圖像處理》，《圖像工程（中冊(cè)）——圖像分析》和《圖像工程（下冊(cè)）——圖像理解》。整套書全面介紹圖像工程的主要概念、基本原理、典型方法、實(shí)用技術(shù)以及國(guó)際上有關(guān)研究的新成果。本套書的第1版也分3冊(cè)，其中《圖像工程（上冊(cè)）——圖像處理和分析》1999年出版，《圖像工程（下冊(cè)）——圖像理解和計(jì)算機(jī)視覺》2000年出版，《圖像工程（附冊(cè)）——教學(xué)參考與習(xí)題解答》2002年出版。至今各冊(cè)已一共重印20多次，總計(jì)達(dá)10萬冊(cè)。根據(jù)在網(wǎng)上查詢的結(jié)果，約有上百所學(xué)校院所采用該套書作為教材、教學(xué)參考書或考研指定書/參考書。從讀者向作者發(fā)來的上千封電子郵件中，也得知許多人在利用該套書進(jìn)行自學(xué)。本套書第1版自出版后也得到相關(guān)領(lǐng)域研究人員的廣泛使用。根據(jù)利用“中國(guó)期刊網(wǎng)”中的“中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫”和“萬方數(shù)據(jù)庫”中的“萬方數(shù)字化期刊”所做的檢索，可知本套書第1版自出版以來，已被600多篇在國(guó)內(nèi)重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的研究文獻(xiàn)所引用。又根據(jù)利用“中國(guó)期刊網(wǎng)”中的“中國(guó)優(yōu)秀博碩士論文全文數(shù)據(jù)庫”所做的檢索，可知本套書第1版自出版以來，已被1000多篇博士和碩士論文所引用。該套書的多次重印和被多次引用，表明作者一直倡導(dǎo)的，為了對(duì)各種圖像技術(shù)進(jìn)行綜合研究、集成應(yīng)用而建立的整體框架——圖像工程作為一門系統(tǒng)地研究各種圖像理論、技術(shù)和應(yīng)用的新的交叉學(xué)科得到了廣泛的認(rèn)可。同時(shí)，隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展，編寫新版的工作也逐漸提到議事日程上來。第2版的編寫開始于2003年，是年自己選擇了進(jìn)行學(xué)術(shù)休假。期間作為新加坡南洋理工大學(xué)的訪問教授，一方面在那里開出一門新課“圖像分析”（AdvanceinImageAnalysis），并參與了其他幾門課的教學(xué)工作；另一方面，靜心構(gòu)思了整套書的新框架，并開始了第2版的編寫。為使新版有更多新的內(nèi)容，自己在那里收集了10多本相關(guān)書籍，還借閱了20多本書，并作了15萬詞的筆記。這些書籍中，既包括多本典型的圖像處理、圖像分析和圖像理解教材，也包括如成像技術(shù)、數(shù)字電視、小波變換、二值圖像處理、非線性圖像處理、三維圖像處理、圖像分割和組合、紋理分析、形狀分析、立體圖像分析、體視學(xué)、多視幾何、圖像代數(shù)、視覺表達(dá)和識(shí)別等專著。這為新版的編寫打了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第2版在內(nèi)容的深度和廣度上，仍希望讀者能通過本書的學(xué)習(xí)，獨(dú)立、全面地了解該領(lǐng)域的基本理論、技術(shù)、應(yīng)用和發(fā)展。圖像工程（中冊(cè)）——圖像分析（第2版）全套書第2版前言。第2版的編寫仍如第1版那樣，在編寫的方針上，力求具有理論性、實(shí)用性、系統(tǒng)性、實(shí)時(shí)性;在內(nèi)容敘述上，力求理論概念嚴(yán)謹(jǐn)，論證簡(jiǎn)明扼要。考慮到圖像技術(shù)的飛速發(fā)展，第2版在內(nèi)容上，既保留了第1版有代表性的經(jīng)典內(nèi)容，也消減了一部分近年使用不多的陳舊內(nèi)容，同時(shí)還認(rèn)真選取了近年的許多最新研究成果和得到廣泛使用的典型技術(shù)以進(jìn)行充實(shí)。這些新內(nèi)容既參考了許多文獻(xiàn)，也結(jié)合了作者的一些研究工作和成果以及這些年來的教學(xué)教案。第2版在整個(gè)篇幅上比第1版有相當(dāng)?shù)脑黾?。與第1版相比，第2版有如下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，從總體框架上，第2版按圖像工程的三個(gè)層次分為對(duì)應(yīng)的三冊(cè)。2004年，自己在清華大學(xué)也開出了“圖像分析”課程，這樣加上原有的兩門課程，三門課程和三冊(cè)教材就互相對(duì)應(yīng)起來了。為此，第2版每?jī)?cè)書都增加了教學(xué)使用建議。第二，從教學(xué)的角度出發(fā)，以章為單位，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了均衡；同時(shí)對(duì)內(nèi)容較多的技術(shù)，劃分成基礎(chǔ)部分和深入部分，以利于不同專業(yè)背景使用者選擇。第三，從學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐和讀者反饋意見，對(duì)一些重要和基本的章節(jié)概念，增加了解釋和示例，以幫助讀者理解和自學(xué)。第四，從深入學(xué)習(xí)和開展科研的角度出發(fā)，在每章結(jié)尾處增加了各節(jié)小結(jié)以及幫助讀者擴(kuò)大視野和進(jìn)一步研究而提供的一些相關(guān)參考文獻(xiàn)的介紹，以幫助讀者有的放矢地進(jìn)行查閱。第五，從使用方便的角度出發(fā)，將習(xí)題和對(duì)應(yīng)的解答都集中在同一冊(cè)書中。本套書的第1版從1996年開始編寫，至今已近10年。這期間，筆者與許多讀者（包括教師、學(xué)生、自學(xué)者）有過各種形式的討論和交流，除了面談外，許多人打過電話、發(fā)過電子郵件。這些討論和交流使筆者獲得了許多寶貴的意見、建議，為完善第1版和編寫第2版都不可或缺。值得指出的是，書中匯集了幾年來不少聽課學(xué)生的貢獻(xiàn)，許多例題和練習(xí)題是在歷屆學(xué)生作業(yè)和課堂討論的基礎(chǔ)上提煉出來的，一些圖片還直接由學(xué)生幫助制作，在選材上也從學(xué)生的反饋中受到許多啟發(fā)。借此機(jī)會(huì)一并表示衷心的感謝。本套書中有相當(dāng)內(nèi)容基于作者和他人共同研究的成果，特別是歷來的學(xué)生邊輝、陳挺、戴聲揚(yáng)、傅卓、高永英、葛菁華、胡浩基、黃英、黃翔宇、賈波、賈慧星、姜帆、李勍、李睿、劉青棣，劉惟錦、劉忠偉，陸海斌，羅惠韜，羅沄、錢宇飛、秦暄、譚華春、王志明、吳高洪、吳瑋、徐丹、徐楓、徐寅、薛景浩、楊靜波、楊翔英、姚玉榮、俞天利、張寧和朱小青，博士后高立志以及進(jìn)修教師崔京守、石俊生、楊衛(wèi)平、張貴倉等，第1版和第2版采用的圖片除作者自己制作的外，也包括他們?cè)谘芯抗ぷ髦惺占蛯?shí)驗(yàn)得到的。本套書應(yīng)該是多人合作成果的體現(xiàn)。全書在編寫過程中得到陳國(guó)新編輯認(rèn)真的審閱和精心的修改，這既使全書增色不少，也使作者受益匪淺。最后，作者感謝妻子何蕓，女兒章荷銘以及父母家人在各方面的理解和支持！章毓晉2005年夏于清華園通信：北京清華大學(xué)電子工程系，100084電話：（010）62781430傳真：（010）62770317電子郵件：zhangyj@ee.tsinghua.edu.cn個(gè)人主頁：www.ee.tsinghua.edu.cn/~zhangyujin/研究室網(wǎng)：image.ee.tsinghua.edu.cn

　　章毓晉：1989年獲比利時(shí)列日大學(xué)應(yīng)用科學(xué)博士學(xué)院。1989年至1993年為荷蘭德爾夫特大學(xué)博士后及研究人員。1997年起被聘為清華大學(xué)電子工程系教授，1998年起成為博士生導(dǎo)師。2003年學(xué)術(shù)休假期間同時(shí)被聘為新加坡南洋理工大學(xué)訪問教授。在清華大學(xué)，先后開出并講授多門本科生和研究生課程。在南洋理工大學(xué)，開出并講授研究生課程“現(xiàn)代圖像分析（英語）”。已編寫出版了圖像工程系列教材（獲全國(guó)普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)），還編寫出版了《圖像處理和分析基礎(chǔ)》、“圖像處理在分析多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件”以電子版“圖像處理和分析網(wǎng)絡(luò)課程”。已在國(guó)內(nèi)外發(fā)表了20多篇教學(xué)研究論文。主要科學(xué)研究領(lǐng)域?yàn)槠浞e極倡導(dǎo)的圖像工程（圖像處理、圖像分析、圖像理解及其技術(shù)應(yīng)用）。從1996年起已連續(xù)十年對(duì)中國(guó)圖像工程研究及主要文獻(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)的年度分類綜述。已在國(guó)內(nèi)外發(fā)表了200年篇圖像工程研究論文，編寫出版了專著《圖象分割》和《基于內(nèi)容的視覺信息檢索》。主編出版了“AdvancesinImageandVideoSegmentation”和“Semantic-BasedVisualInformationRetrieval”?，F(xiàn)為中國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、學(xué)術(shù)委員會(huì)主任：《中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)》副主編，《電子與信息學(xué)報(bào)》、《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》編委；IEEE高級(jí)會(huì)員，“PatternRecognitionLetters”編委（associateeditor）；曾任第一屆和第二屆國(guó)際圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（ICIG’2000，ICIG’2002）、第十二屆全國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（NCIG’2005）程序委員會(huì)主席。