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第1章 绪论1

1.1 图像信息和图像技术1

1.1.1 图像信息的特点1

1.1.2 图像信号3

1.1.3 数字图像技术5

1.2 人眼视觉特性和图像质量评价6

1.2.1 人眼视觉特性6

1.2.2 图像质量的评价方法11

1.3 图像系统的构成14

1.3.1 图像系统的线性模型14

1.3.2 图像处理系统15

1.3.3 图像通信系统16

1.4 图像处理与图像通信的发展简况17

习题与思考20

第2章 数字图像基础21

2.1 图像信号的数字化21

2.1.1 图像信号的频谱22

2.1.2 二维采样定理23

2.1.3 量化和编码26

2.2 数字图像的表示27

2.2.1 数字图像文件格式27

2.2.2 视频信号的数字化29

2.2.3 数字视频国际标准31

2.3 图像设备和器件34

2.3.1 图像信号的采集34

2.3.2 图像信号的接入38

2.3.3 图像信号的显示38

2.3.4 视频信号的转换42

2.3.5 图像信号的处理42

习题与思考44

第3章 图像变换46

3.1 离散傅里叶变换46

3.1.1 一维离散傅里叶变换46

3.1.2 二维离散傅里叶变换51

3.2 离散余弦变换53

3.2.1 一维离散余弦变换54

3.2.2 二维离散余弦变换55

3.3 图像信号的正交基表示56

3.3.1 变换核的一般表示56

3.3.2 变换的矩阵表示57

3.3.3 基本图像和基本频谱58

3.4 沃尔什和哈达玛变换59

3.4.1 离散沃尔什变换59

3.4.2 离散哈达玛变换62

3.5 离散K-L变换64

3.5.1 K-L变换64

3.5.2 最小均方误差重建66

习题与思考66

第4章 图像增强68

4.1 灰度的级修正68

4.1.1 灰度变换68

4.1.2 直方图修正70

4.1.3 直方图规定化74

4.2 图像的同态增晰74

4.3 图像的平滑和去噪75

4.3.1 图像噪声的特性76

4.3.2 空间域邻域平均78

4.3.3 频率域低通滤波79

4.3.4 多幅图像平均80

4.3.5 中值滤波81

4.4 图像的锐化82

4.4.1 一阶微分算子法83

4.4.2 拉普拉斯算子法85

4.4.3 高通滤波法86

4.5 图像的伪彩色处理87

4.5.1 图像的彩色表示87

4.5.2 伪彩色处理90

4.6 图像的几何校正92

4.6.1 空间几何变换93

4.6.2 像素点插值94

习题与思考96

第5章 图像复原98

5.1 图像的降质模型98

5.1.1 连续图像的降质模型99

5.1.2 几个典型的降质模型100

5.1.3 离散图像的降质模型104

5.1.4 降质模型的矩阵表示106

5.2 无约束图像复原109

5.2.1 无约束最小二乘方复原109

5.2.2 逆滤波复原110

5.2.3 运动模糊的消除111

5.3 有约束图像复原113

5.3.1 有约束最小二乘方复原114

5.3.2 维纳滤波复原115

5.3.3 功率谱均衡复原117

5.3.4 平滑约束复原118

5.4 非线性图像复原119

5.4.1 最大后验复原119

5.4.2 最大熵复原121

习题与思考123

第6章 图像分割124

6.1 图像分割定义和分类124

6.2 基于阈值的图像分割125

6.2.1 直接阈值法125

6.2.2 直方图阈值法127

6.2.3 统计最优阈值法128

6.2.4 最大类间方差法129

6.3 基于边界的图像分割130

6.3.1 高斯-拉普拉斯算子法130

6.3.2 边界模板匹配法131

6.3.3 边界跟踪法133

6.3.4 边界拟合法135

6.4 基于区域的图像分割136

6.4.1 区域生长法136

6.4.2 分裂合并法137

6.5 基于二值数学形态学的图像分割139

6.5.1 数学形态学基本概念139

6.5.2 二值数学形态学运算141

6.5.3 二值图像的形态学处理142

习题与思考147

第7章 图像重建149

7.1 投影重建基础149

7.1.1 投影重建方式150

7.1.2 投影定理151

7.2 傅里叶投影重建154

7.2.1 基本原理154

7.2.2 离散化处理154

7.3 卷积逆投影重建155

7.3.1 重建过程156

7.3.2 重建滤波器157

7.4 代数法重建157

7.4.1 代数法基本原理158

7.4.2 迭代算法159

7.5 计算机断层扫描技术160

习题与思考161

第8章 图像处理新技术162

8.1 图像插值技术162

8.1.1 最近邻插值162

8.1.2 双线性插值163

8.1.3 双立方插值163

8.1.4 核回归插值164

8.2 超分辨率图像重建167

8.2.1 超分辨率的基本概念167

8.2.2 基于重建的超分辨率方法169

8.2.3 基于学习的超分辨率方法171

8.3 图像水印技术175

8.3.1 图像水印的分类175

8.3.2 图像水印的嵌入和提取176

8.3.3 图像水印的基本算法178

8.3.4 图像水印系统的性能181

8.4 基于模型的图像分割技术183

8.4.1 分水岭分割算法183

8.4.2 基于主动轮廓模型的分割185

第9章 图像压缩188

9.1 图像的统计特性188

9.1.1 图像的信息熵188

9.1.2 图像的自相关函数190

9.2 压缩编码原理192

9.2.1 无失真编码192

9.2.2 有限失真编码199

9.2.3 编码性能参数203

9.3 预测编码和变换编码204

9.3.1 预测编码原理204

9.3.2 最佳线性预测205

9.3.3 变换编码原理206

9.3.4 分块DCT编码208

9.4 量化209

9.4.1 标量量化209

9.4.2 矢量量化210

9.4.3 量化压缩机理212

9.4.4 结合量化的整数变换212

习题与思考214

第10章 静止图像编码216

10.1 静止图像的编码传输216

10.2 方块编码217

10.2.1 基本方法217

10.2.2 参数选择218

10.2.3 成组编码220

10.3 比特面编码221

10.3.1 次最佳编码221

10.3.2 子块再划分编码222

10.3.3 其他编码方法222

10.4 多分辨率编码223

10.4.1 四叉树编码223

10.4.2 金字塔编码225

10.5 二值图像编码225

10.5.1 跳过白色块编码226

10.5.2 游程长度编码227

10.5.3 JBIG标准228

10.6 JPEG与JPEG 2000标准230

10.6.1 JPEG标准230

10.6.2 JPEG 2000标准232

习题与思考236

第11章 活动图像编码238

11.1 视频编码传输系统238

11.1.1 系统结构238

11.1.2 分辨率和编码方式239

11.2 帧间预测编码240

11.2.1 帧间预测的依据240

11.2.2 简单的帧间预测241

11.2.3 编码模式的选择242

11.3 运动估计与运动补偿242

11.3.1 运动补偿的帧间预测242

11.3.2 基于块的运动补偿预测243

11.3.3 像素递归运动估计244

11.3.4 块匹配运动估计245

11.4 混合编码247

11.4.1 混合编码结构247

11.4.2 H.261混合编码方案248

11.5 视频编码的国际标准250

11.5.1 H.261/H.263建议250

11.5.2 MPEG-1/MPEG-2标准253

11.5.3 MPEG-4标准256

11.5.4 H.264/AVC标准257

11.5.5 HEVC标准260

11.6 压缩视频的差错控制技术264

11.6.1 信道的传输特性264

11.6.2 信道编码技术264

11.6.3 差错掩盖技术265

11.6.4 抗误码编码技术266

习题与思考267

第12章 图像编码新方法270

12.1 小波变换与图像编码270

12.1.1 连续小波变换270

12.1.2 多分辨率分析274

12.1.3 离散小波变换276

12.1.4 小波变换的提升算法278

12.1.5 图像的小波变换279

12.2 可分级编码和多描述编码280

12.2.1 可分级视频编码281

12.2.2 多描述视频编码284

12.2.3 可分级编码与多描述编码的差异287

12.3 分布式视频编码287

12.3.1 分布式编码原理287

12.3.2 分布式视频编码框架289

12.3.3 解码和边信息估计292

12.4 图像的压缩感知293

12.4.1 压缩感知基础293

12.4.2 信号的稀疏表示294

12.4.3 随机测量矩阵295

12.4.4 优化重建算法296

12.4.5 视频的压缩感知编码298

第13章 图像的网络传输302

13.1 通信网基础302

13.1.1 拓扑结构和服务质量302

13.1.2 信息交换方式303

13.1.3 三种通信网络304

13.1.4 信息传输方式306

13.1.5 下一代网络307

13.1.6 软交换309

13.2 通信网接入技术310

13.2.1 电话网接入310

13.2.2 光纤宽带接入312

13.2.3 局域网接入312

13.2.4 宽带无线接入312

13.2.5 移动通信网接入313

13.3 模拟视频基带信号314

13.3.1 噪声影响315

13.3.2 线性失真315

13.3.3 非线性失真316

13.3.4 清晰度和信号带宽317

13.4 基带信号的数字调制317

13.4.1 多相相移键控调制318

13.4.2 多电平正交幅度调制318

13.4.3 正交频分复用调制319

13.4.4 残留边带调制321

13.5 图像通信应用系统323

13.5.1 会议电视系统323

13.5.2 远程监控系统325

13.5.3 网络视频327

习题与思考331