目录 1
第1章 绪论 1
1.1 图像信息及其数字化 1
1.2 图像数据压缩 2
1.2.1 图像数据压缩的必要性 2
1.2.2 图像数据压缩的可能性 3
1.3 图像压缩信源编码过程 5
1.4 信源编码与信道编码 6
1.5 图像编码算法分类 7
1.6 图像编码的标准化 9
1.7 图像编码与数字水印 11
参考文献 12
第2章 视觉特性与图像质量 14
2.1 视觉系统中的信息处理 14
2.1.1 视觉与神经系统 14
2.1.2 眼睛 15
2.1.3 视皮层 19
2.2 视觉系统模型 20
2.2.1 单色视觉模型 20
2.2.2 彩色视觉模型 21
2.3 门限视觉 22
2.3.1 总体门限效应 23
2.3.2 局部门限效应 24
2.3.3 多激励的综合 25
2.3.4 运动觉察和时间掩盖 27
2.4 图像质量 28
2.4.1 图像质量的主观评价 29
2.4.2 图像质量的客观测量 31
参考文献 32
3.1.1 信息量和信息熵 34
第3章 图像信号的统计特性及模型 34
3.1 图像信号的概率分布、信息量和信息熵 34
3.1.2 图像信号的概率分布 36
3.2 图像信号的相关函数 39
3.3 图像信号的功率谱 42
3.4 图像差值信号的统计特性 43
3.5 活动图像的统计特性 45
3.6 图像信号统计模型 48
3.6.1 高斯模型 49
3.6.2 均匀模型 50
3.6.3 拉普拉斯模型 51
3.6.4 广义高斯模型 52
3.6.5 组合信源模型 52
参考文献 53
第4章 统计编码与无损压缩 55
4.1 单译可逆码和非续长码 55
4.2 离散、无记忆信源的无失真编码 58
4.3 离散、有记忆信源的无失真编码 60
4.4 赫夫曼编码 60
4.5 准最佳变字长编码 62
4.6 算术编码 64
4.6.1 赫夫曼编码存在的问题 64
4.6.2 算术编码的原理 65
4.7 比特平面编码 68
4.8 游程编码 70
4.8.1 一维游程编码 70
4.8.2 二维游程编码 72
4.9 LZW编码 75
4.10 无损预测编码 78
附录4-A 格雷码 81
参考文献 82
第5章 率失真理论基础 83
5.1 有损信源编码 83
5.2 互信息量和传输信息量 84
5.2.1 离散信源的互信息量 84
5.2.2 连续信源的互信息量 85
5.3 失真函数 86
5.4 率失真函数 87
5.5 限失真信源编码定理 92
5.6 离散信源率失真函数的计算 93
5.7 连续信源率失真函数的计算 96
5.8 率失真函数的应用及应用中的困难 101
附录5-A 一维高斯信源的熵 102
参考文献 103
第6章 预测编码 105
6.1 概述 105
6.2 差分脉冲编码调制系统 106
6.3 基于最小均方误差准则的DPCM系统优化设计 108
6.3.1 最小均方误差预测器 108
6.3.2 最小均方误差量化器 110
6.3.3 DPCM系统中的量化噪声 113
6.4 考虑主观视觉特性的DPCM系统优化设计 115
6.4.1 基于主观视觉特性的量化器优化设计 115
6.4.2 预测器与量化器间的相互作用 117
6.4.3 Pirsch预测器 119
6.5 自适应预测编码 120
6.5.1 自适应预测器 120
6.5.2 自适应量化器 123
6.6.1 条件帧间补偿 126
6.6 帧间预测编码 126
6.6.2 帧内／帧间自适应预测编码 127
6.6.3 运动补偿预测编码 128
6.7 运动位移估值 129
6.7.1 块匹配运动位移估值 131
6.7.2 像素递归运动位移估值 138
6.7.3 相位相关法位移估值 141
参考文献 141
7.1.2 正交变换的物理意义 144
7.1.1 变换编码的基本思想 144
第7章 变换编码 144
7.1 变换编码的基本原理 144
7.1.3 变换编码的基本系统 147
7.2 图像信号的线性变换 148
7.2.1 离散信号的线性变换 148
7.2.2 基本图像 150
7.3 最佳变换 152
7.3.1 协方差矩阵及其性质 152
7.3.2 离散K-L变换 153
7.4.1 一维离散傅里叶变换 158
7.4 离散傅里叶变换 158
7.4.2 二维离散傅里叶变换 159
7.4.3 快速傅里叶变换 160
7.4.4 图像信号的二维傅里叶变换 163
7.5 离散余弦变换 165
7.5.1 一维离散余弦变换 165
7.5.2 二维离散余弦变换 167
7.5.3 DCT与DFT的关系 167
7.5.4 快速离散余弦变换 169
7.5.5 图像信号的二维离散余弦变换 173
7.6.1 非正弦函数的正交变换 174
7.6 沃尔什-哈达玛变换 174
7.6.2 雷德马赫函数和沃尔什函数 175
7.6.3 沃尔什变换 176
7.6.4 哈达玛变换 179
7.6.5 快速沃尔什-哈达玛变换 181
7.7 哈尔变换 184
7.7.1 哈尔函数 184
7.7.2 离散哈尔变换 186
7.8.1 斜向量与斜矩阵 187
7.8 斜变换 187
7.7.3 快速哈尔变换 187
7.8.2 斜变换 189
7.9 变换域的数据压缩 190
7.9.1 几种变换的比较 190
7.9.2 比特分配与统计编码 191
附录7-A 关于向量微分算子的运算 195
参考文献 197
第8章 子带编码 198
8.1 概述 198
8.2.1 双信道子带滤波器组 199
8.2 子带滤波 199
8.2.2 取样率转换 200
8.2.3 输入输出关系 202
8.3 正交镜像滤波器 203
8.4 二维子带编码 205
8.5 子带树状分割 207
8.6 子带分解的边界处理 207
8.7 子带图像的统计特性 209
8.8 子带图像编码 210
8.8.1 HDTV的帧内子带编码 210
8.8.2 运动补偿视频子带编码 212
参考文献 213
第9章 小波变换编码 214
9.1 时-频局部化和加窗傅里叶变换 214
9.1.1 傅里叶变换的不足 214
9.1.2 Gabor变换 215
9.1.3 时-频窗与窗函数条件 215
9.1.4 Gabor变换的局限 217
9.2 连续小波变换 218
9.2.1 连续小波基函数 218
9.2.2 连续小波变换 218
9.2.3 小波变换的时-频窗 219
9.3 离散小波变换 221
9.3.1 连续小波变换的冗余 221
9.3.2 离散小波变换 222
9.3.3 离散二进小波变换 222
9.4 多分辨率分析 223
9.4.1 L2（R）的多分辨率近似 223
9.4.2 尺度函数 225
9.4.3 细节信号与正交小波 227
9.4.4 Mallat算法 227
9.4.5 二维信号的小波表示 231
9.5 小波变换的选择 234
9.5.1 紧支集正交小波 234
9.5.2 紧支集双正交小波 234
9.6 图像信号的小波变换编码 237
9.6.1 图像信号的二维小波变换 237
9.6.2 图像小波分解的特点 238
9.6.3 小波变换与矢量量化结合的编码方案 240
9.6.4 嵌入式零树小波编码 241
9.7 基于小波变换的视频编码 247
参考文献 251
第10章 分形图像压缩编码 252
10.1 自相似性与分形 252
10.2 分形图像压缩的数学基础 253
10.2.1 仿射变换 253
10.2.2 度量空间与Hausdorff距离 254
10.2.3 压缩变换与压缩变换定理 255
10.2.4 迭代函数系统 256
10.3 分形图像压缩编码原理 258
10.3.1 基于IFS的分形图像编码基本原理 258
10.3.2 局部迭代函数系统LIFS 259
10.3.3 基于分块的分形图像编码方法 260
10.4 关于分形编码的进一步讨论 264
10.4.1 加快分形编码的速度 264
10.4.2 提高分形编码的质量 265
10.5 分形视频编码 267
10.5.1 三维分形块编码 267
10.5.2 分形与DCT混合编码 268
10.5.3 区分前景与背景的分形编码 268
10.6 小结 269
参考文献 270
11.1 前言 271
第11章 模型基图像编码 271
11.2 物体基图像编码 272
11.2.1 物体基分析-综合编码的基本方案 272
11.2.2 参数编码 275
11.2.3 方块基编码与物体基编码 276
11.3 语义基图像编码 277
11.3.1 语义基编码的基本思想 277
11.2.4 信源模型 277
11.3.2 人脸图像综合 278
11.3.3 人脸图像分析 281
11.3.4 长序列运动跟踪 282
参考文献 282
第12章 矢量量化编码 284
12.1 从标量量化到矢量量化 284
12.2 矢量量化与失真测度 285
12.2.1 矢量量化定义 285
12.2.2 失真测度 286
12.3.1 最优码书设计思路 287
12.3 码书设计 287
12.3.2 LBG码书设计算法 288
12.4 VQ的变型及其实现 291
12.4.1 码树结构 291
12.4.2 多级VQ 291
12.4.3 均值-残差VQ 292
12.4.4 块分类自适应VQ 293
12.4.5 预测VQ 293
12.5 子空间失真测度技术 293
12.5.1 矢量子空间 293
12.5.2 子空间失真测度 294
12.5.3 子空间LBG算法 295
12.5.4 子空间选择 296
12.6 矢量量化编码的性能 297
参考文献 297
第13章 静止图像压缩编码国际标准 298
13.1 JPEG标准 298
13.1.1 JPEG基本系统 299
13.1.2 累进编码 309
13.1.3 无损编码 311
13.1.4 分层编码 312
13.1.5 压缩码流语法 313
13.1.6 小结 316
13.2 JPEG 2000标准 316
13.2.1 JPEG 2000基本系统框图 317
13.2.2 源图像的预处理 318
13.2.3 离散小波变换 321
13.2.4 量化 327
13.2.5 熵编码 329
13.2.6 码流组织 334
13.2.7 其他主要特性 340
13.2.8 码流语法 343
13.2.9 基本系统的功能扩展 345
13.2.10 小结 349
参考文献 349
第14章 视频压缩编码国际标准 350
14.1 引言 350
14.1.1 多媒体音视频压缩编码标准的特点 350
14.1.2 两大系列音视频压缩编码标准的比较 351
14.2 H.261视频压缩编码标准 352
14.2.1 H.261编解码系统概述 353
14.2.2 H.261中的核心编码技术分析 357
14.2.3 小结 360
14.3 MPEG-1视频压缩编码标准 361
14.3.1 MPEG-1视频编码系统分析 362
14.3.2 小结 366
14.4 MPEG-2视频压缩编码标准 366
14.4.1 MPEG-2视频编码系统分析 366
14.4.2 小结 374
14.5 H.263视频压缩编码标准 374
14.5.1 H.263视频编码系统分析 375
14.5.2 小结 381
14.6 H.263视频压缩编码标准的第二版（H.263+）和第三版（H.263++） 382
14.6.1 H.263+与H.263++在预测编码技术上的改进 382
14.6.2 H.263+与H.263++在变换编码和量化技术上的改进 385
14.6.3 H.263+与H.263++在统计熵编码技术上的改进 386
14.6.4 H.263+与H.263++在其他技术环节上的改进 386
14.6.5 改进编码选项组合方式 388
14.6.6 小结 390
14.7 MPEG-4多媒体音视频压缩编码标准 390
14.7.1 MPEG-4的系统特点 391
14.7.2 MPEG-4的标准组成 392
14.7.3 MPEG-4基本视频编码系统 394
14.7.4 MPEG-4中的VOP编码技术 395
14.7.5 MPEG-4的类与等级 405
14.7.6 小结 406
14.8 H.264视频压缩编码标准 407
14.8.1 H.264视频系统的分层结构 408
14.8.2 H.264视频编码层技术分析 409
14.8.3 H.264中的预测编码技术 410
14.8.4 H.264中的变换编码与量化技术 413
14.8.5 H.264中的统计编码技术 417
14.8.6 H.264的其他特点 420
14.8.7 小结 421
参考文献 423
第15章 图像和视频中的数字水印 425
15.1 信息隐藏与数字水印 425
15.1.1 信息隐藏历史与现状 426
15.1.2 信息隐藏与密码技术 427
15.2 数字水印系统的框架模型与特性 428
15.2.1 数字水印系统的框架模型 428
15.2.2 数字水印系统的基本特性 428
15.3.1 版权保护 430
15.3 数字水印技术的应用 430
15.3.2 隐含标识 432
15.3.3 认证 433
15.3.4 隐蔽通信 433
15.4 静止图像数字水印技术 433
15.4.1 图像水印系统基本框图 434
15.4.2 早期数字水印技术 435
15.4.3 鲁棒性水印技术 435
15.4.4 脆弱性水印技术 443
15.5.1 视频水印的技术特点 452
15.5 视频数字水印技术 452
15.5.2 视频水印技术分类 453
15.5.3 前置式视频水印技术 453
15.5.4 内置式视频水印技术 457
15.5.5 后置式视频水印技术 460
15.6 DVD版权保护系统 462
15.6.1 DVD版权保护技术的发展现状 462
15.6.2 DHSG数字水印系统的技术要求 464
15.6.3 基于DHSG需求的数字水印系统 465
参考文献 468