本书为高等教育教材。本书摒弃了传统图像处理教材的像素—块—变换的逻辑结构，模拟了人眼视觉对图像的观察和理解过程，以像素—特征—语义分割为主线，介绍了图像的基础知识、图像的特征、图像语义分割，阐述了图像表示、图像颜色分析和图像质量评价，讲述了图像平滑及多尺度空间、图像边缘检测、图像区域及其表示，结合平滑算子分析了图像平滑和边缘检测的共性和差异性，启发学生提出新图像特征提取算法，以图像多尺度空间为出发点，介绍了基于神经网络的图像语义分割。本书附有相关的程序代码，有助学生编写图像处理相关内容的代码及仿真，实现理论和实践相结合的教学，有助于培养学生的建模能力，激发学生为弥补其局限性提出新的思维。书中附有习题和讨论，内容均是目前图像处理中有待进一步解决的问题，有助于师生互动，在一定程度上为学生创新思想提出指明方向。