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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 改进方法 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 其他改进方法 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.2 61/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.2 64/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