前言


本书是太原工业学院图形图像与虚拟现实教学团队继孔令德教授编写的计算机图形学系列教材之后，经过多年努力，精心打造的又一成果。本书继承了计算机图形学系列教材“强化工程实践”“项目化”“开放源码”的特点，通过86个工程实践案例，帮助读者建立数字图像处理相关算法与其物理意义、应用实践的联系，从而真正理解相关算法、理论在真实场景或工程实践中的具体应用。
本书同时也是山西省一流课程“数字图像处理”、山西省高等学校教学改革项目“基于OAMAS有效教学模型的‘数字图像处理’课程优化建设”的成果。基于南开大学OAMAS有效教学模型在数字图像处理教学改革中的实践经验，全书以“激发学习兴趣、强化学习效果、突出实际应用及工程实践”为导向，从“以实践应用为目的的理论学习”视角进行内容编排和精品案例遴选，将精选的数字图像处理应用实例与日常生活中的实际使用感受相结合，与工程应用实践相结合，在激发读者的学习内驱力、学习热情的同时达到理论知识学习和实践应用能力提升的有效融合。
本书涵盖了数字图像处理的基础理论和经典算法，书中对每个数字图像处理的知识点都提供了丰富、生动的案例素材和相应的MATLAB实现源代码。此后将会根据数字图像处理技术的发展动态以及各位专家和读者的宝贵意见进行修订和补充，使之不断完善。
本书案例的灵感和设计来源于Photoshop、美图秀秀、扫描全能王、轻颜相机、醒图等优秀的软件，在此一并予以致谢。
随着无人机、无人驾驶、机器人、人工智能等新一代信息技术的应用和发展，人类社会进入数字化、网络化和智能化时代。机器视觉已经成为各个行业智能化转型升级中极其重要、研究和应用最为广泛的领域，而作为机器视觉的基础，数字图像处理技术也已然成为遥感、通信、工业、军事、气象、交通、航空航天、生物医学、公共安全等众多领域的核心技术之一。由于数字图像处理技术涉及高等数学、线性代数、概率论、数字信号处理等多门先导课程，理论复杂晦涩且难以与实践应用结合，因此初学者常产生畏难情绪，对之望而却步。将算法理论融入实际生活应用和具体的工程实践项目中，再通过项目实践理解相关算法的物理意义以及在真实场景或工程实践中的具体应用是一种较为行之有效的学习方法。
本书以“激发学习兴趣、强化学习效果、突出实际应用及工程实践”为导向，在突出实践的特色基础上，兼有深入浅出、浅显明了的优点，主要面向广大高校相关专业学生。
作者经过多年的诸多探索，对全书进行了内容的梳理编排和精品案例的遴选工作。
1. 内容梳理编排
本书没有沿袭传统教材“面面俱到”的编排方式，而是更强调从实际应用出发，由点带面、融会贯通。针对应用型本科院校人才培养要求和学生特点，将让学生望而却步的过于复杂晦涩的数学理论和数字信号处理先导课程相关内容进行了精简或删减，适度弱化理论推导，强调理论公式背后所体现的物理意义和应用场景，强化知识的理解与运用。需要特别指出的是，对于彩色图像处理部分，本书并没有独立成章，而将其处理方法渗透在相关章节中，以避免读者产生无法将灰度图像处理方法移植到彩色图像处理的困惑。
2. 精品案例遴选
本书摒弃了缺乏应用背景的单纯理论模型和算法讲解，以MATLAB图像库比对图像处理前后效果，结合日常生活与工程实践，从当前流行的图像处理软件、App、小程序的应用实例出发，将相关算法理论在真实的应用场景中通过“案例讲解→小试身手→知识拓展→拓展训练→综合应用”递进式进行项目化设计与实现。通过近86个工程实践案例，在充分激发读者学习兴趣的同时，帮助读者建立数字图像处理相关算法与其物理意义、应用实践的联系，达到理论与实践的高度统一，取得满意的学习效果。
所有项目案例均在MATLAB R2014a版本上测试通过，不同版本的程序在执行代码过程中可能存在差异，这一点请读者留意。MATLAB具有入门简单、使用方便、代码高效而简洁的特点，借助它所提供的各种功能强大的工具箱，可以将更多的精力专注于图像处理算法本身而不需要考虑数值分析、图像格式、数据可视化、内存分配与回收等基础代码。本书涉及的全部项目案例及习题的源程序、相关素材资源，可扫描下方的二维码获取。
学习资源
由于时间和能力有限，书中纰漏在所难免，真诚地希望各位专家和读者不吝批评斧正。

作者
2025年3月