目前數(shù)字圖像處理科學已成為工程學、計算機科學、信息科學、統(tǒng)計學、物理、化學、生物學、醫(yī)學甚至社會科學等各學科學習和研究的對象。隨著信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出及Internet的廣泛應用，圖像處理技術的需求與日俱增。其中，圖像信息以其信息量大、傳輸速度快、作用距離遠等一系列優(yōu)點使其成為人類獲取信息的重要來源及利用信息的重要手段。因此，圖像處理科學與技術逐步向其他學科領域滲透并為其他學科所利用是必然的。圖像處理科學又是一門與國計民生緊密相連的應用科學，它已給人類帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，不久的將來它不僅在理論上會有更深入的發(fā)展，在應用上亦是科學研究、社會生產(chǎn)乃至人類生活中不可缺少的強有力工具。它的發(fā)展及應用與我國的現(xiàn)代化建設聯(lián)系之密切、影響之深遠是不可估量的。在信息社會中，圖像處理科學無論是在理論上還是實踐上都存在著巨大的潛力。
　　多年來，隨處可見關于數(shù)字圖像處理與人工智能的書籍，但是卻鮮見關于數(shù)字圖像處理與自然計算的書籍。自然計算是指以自然界，特別是以生物體的功能、特點和作用機理為基礎，研究其中所蘊含的、豐富的信息處理機制，抽取相應的計算模型，通常是一類具有自組織、自適應、自學習能力的計算和設計方法，能夠解決傳統(tǒng)計算方法難以解決的、包括數(shù)字圖像處理在內(nèi)的各種復雜問題。自然計算包含進化計算、神經(jīng)計算、生物分子計算、免疫計算、內(nèi)分泌計算、生態(tài)計算、量子計算和復雜自適應系統(tǒng)（如社會網(wǎng)絡、經(jīng)濟系統(tǒng)、蟻群系統(tǒng)、蜂群系統(tǒng)、物理系統(tǒng)、化學系統(tǒng)）等。本書正是為了滿足讀者系統(tǒng)了解自然計算及其在數(shù)字圖像處理中的應用這一需求而編寫的，該書的出版對提高我國自然計算和數(shù)字圖像處理的研究及應用水平具有重要的參考價值。
　　目前，許多學校正在對傳統(tǒng)的教學內(nèi)容進行改革，自動化、電子信息、測控技術與儀表、電氣工程、系統(tǒng)工程、機電工程等專業(yè)迫切需要較多與數(shù)字圖像處理相關的知識。由于這些專業(yè)的學生在本科階段已較為扎實地掌握了數(shù)字圖像處理的知識，在研究生階段的著力點已轉(zhuǎn)入自然計算理論與技術的綜合應用。如何將自然計算理論與技術綜合應用于解決數(shù)字圖像處理問題，是本書著力研討的方向。
　　作為一門專業(yè)基礎課，“數(shù)字圖像處理”以人工智能和信號處理課程為先修課。本書是為電氣信息類相關專業(yè)編寫的。本書編寫的指導思想是：既要學時少，又要讓學生對自然計算、數(shù)字圖像處理及自然計算在數(shù)字圖像處理中的應用建立較全面的印象；同時還應該使學生學有所用，并為今后的發(fā)展打下基礎。編者力求使本書避免與先修課程內(nèi)容的重復，對本書必不可少的相關知識只做簡單介紹。
　　全書分為兩篇，上篇為基礎理論篇，下篇為綜合應用篇。上篇共分9章，包括自然計算，數(shù)字圖像處理概論，圖像增強、平滑與銳化，圖像分割與邊緣檢測，圖像復原，圖像特征與理解，圖像空間變換，圖像頻域變換，形態(tài)學圖像處理；下篇共分4章，包括聚類算法在圖像分割中的應用，遺傳算法在醫(yī)學圖像配準中的應用，基于小波變換的數(shù)字水印的實現(xiàn)，移動機器人地圖創(chuàng)建與路徑規(guī)劃。
　　編者從事電氣信息類教學與科研10多年，積累了豐富的教學經(jīng)驗和可供參考的科研成果，這對本書的成功編寫無疑起到關鍵作用。本書敘述明了、層次分明、通俗易懂。從基本概念出發(fā)，本書既突出實用性又不失理論性，力求做到理論分析計算與應用技術并重。為方便讀者理解、消化書中知識，本書每章章末都對該章內(nèi)容進行了總結(jié)并給出習題。本教材配有多媒體課件，可供讀者在教學和學習時使用。
　　本書可作為高等院校自動化、電子信息、測控技術與儀表、電氣工程、系統(tǒng)工程、機電工程等專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為相關專業(yè)工程技術人員的自學參考書。全書由湖南大學譚建豪教授統(tǒng)稿，湖南大學章兢教授、中南大學王孟君教授、中南大學陳一平副教授、湖南省科技廳胡章謀副處長參與了本書的編寫。
　　在編寫過程中，得到了魯蓉蓉老師的鼎力支持，研究生王貴山、李曉光、郭芙、趙削劍、宋彩霞、王燕燕、何志的大力幫助，在此表示衷心的感謝。由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者指正。