數(shù)字圖像處理與壓縮編碼技術(shù)

第一章  緒論                  
 第一節(jié)  圖像的數(shù)字化表達(dá)                  
 一. 數(shù)字圖像處理的術(shù)語(yǔ)                  
 二. 圖像的數(shù)字化表達(dá)與實(shí)現(xiàn)                  
 第二節(jié)  圖像數(shù)字化器類(lèi)型及其組成                  
 一. 圖像數(shù)字化器的類(lèi)型                  
 二. 圖像數(shù)字化器的組成部件                  
 第三節(jié)  數(shù)字圖像處理系統(tǒng)                  
 第四節(jié)  圖像數(shù)據(jù)壓縮的必要性                  
 第五節(jié)  數(shù)字圖像處理的基本要求                  
                   
 第二章  信號(hào)離散技術(shù)                  
 第一節(jié)  采樣及其頻譜                  
 第二節(jié)  內(nèi)插與抗混疊技術(shù)                  
 -. 采樣定理                  
 二. 內(nèi)插                  
 第三節(jié)  二維圖像采樣                  
 第四節(jié)  量化                  
 一. 量化器的數(shù)學(xué)模型                  
 二. 無(wú)記億量化(標(biāo)量量化)                  
 三. 矢量量化                  
                   
 第三章  圖像的傅里葉變換                  
 第一節(jié)  概述                  
 第二節(jié)  連續(xù)傅里葉變換                  
 一. 一維連續(xù)傅里葉變換                  
 二. 二維連續(xù)傅里葉變換                  
 第三節(jié)  一維離散傅里葉變換                  
 一. 離散傅里葉級(jí)數(shù)                  
 二. 離散傅里葉變換                  
 三. 離散傅里葉變換的性質(zhì)                  
 第四節(jié)  一維快速傅里葉變換                  
 一. 按時(shí)間抽取的FFT算法                  
 二. 按時(shí)間抽取FFT的程序?qū)崿F(xiàn)                  
 三. 按頻率抽取FFT算法                  
 四. 按頻率抽取FFT的程序設(shè)計(jì)                  
 第五節(jié)  二維離散傅里葉變換                  
 一. 二維離散傅里葉變換                  
 二. 二維DFT的性質(zhì)                  
 第六節(jié)  二維快速離散傅里葉變換的算法                  
 一. 二維快速離散FFT                  
 二. 矩陣轉(zhuǎn)置算法                  
 三. 二維快速離散FFT程序舉例                  
 四. 二維FFT結(jié)果顯示                  
                   
 第四章  圖像增強(qiáng)                  
 第一節(jié)  概述                  
 一. 空間域圖像增強(qiáng)方法                  
 二. 頻域圖像增強(qiáng)方法                  
 第二節(jié)  圖像增強(qiáng)的點(diǎn)處理方法                  
 一. 一些簡(jiǎn)單的強(qiáng)度變換                  
 二. 灰度直方圖的處理                  
 三. 圖像的減法增強(qiáng)                  
 四. 圖像的平均                  
 第三節(jié)  圖像增強(qiáng)的空間濾波法                  
 一. 背景知識(shí)                  
 二. 圖像的平滑濾波                  
 三. 圖像銳化                  
 第四節(jié)  圖像的頻域增強(qiáng)                  
 一. 頻域圖像平滑濾波                  
 二. 頻域圖像銳化濾波                  
 三. 圖像的同態(tài)濾波                  
 第五節(jié)  從領(lǐng)域規(guī)范中推廣空間模板                  
                   
 第五章  圖像分割                  
 第一節(jié)  概述                  
 第二節(jié)  圖像的不連續(xù)性的檢測(cè)                  
 一. 點(diǎn)的檢測(cè)                  
 二. 線(xiàn)條的檢測(cè)                  
 三. 邊沿檢測(cè)                  
 四. 組合檢測(cè)                  
 第三節(jié)  邊沿連接和邊界檢測(cè)                  
 一. 局域處理                  
 二. Hough變換下的全局處理                  
 三. 圖論技術(shù)下的全局處理                  
 第四節(jié)  閾值圖像分割                  
 一. 基礎(chǔ)知識(shí)                  
 二. 簡(jiǎn)單的全局閾值                  
 三. 最佳閾值                  
 四. 基于邊界特征的閾值選擇                  
 五. 基于幾個(gè)變量的閾值                  
 第五節(jié)  區(qū)域分割                  
 一. 基本公式                  
 二. 通過(guò)像素凝聚的區(qū)域生長(zhǎng)                  
 三. 區(qū)域的分裂與合并                  
 第六節(jié)  運(yùn)動(dòng)在圖像分割中的應(yīng)用                  
 一. 空域分割技術(shù)                  
 二. 頻域分割技術(shù)                  
                   
 第六章  圖像的表示與描述                  
 第一節(jié)  概述                  
 第二節(jié)  圖像的表示方案                  
 一. 鏈碼                  
 二. 多邊形近似                  
 三. 圖像的標(biāo)記                  
 四. 邊界分割                  
 五. 區(qū)域的骨架                  
 第三節(jié)  邊界描述子                  
 一. 幾種簡(jiǎn)單的描述子                  
 二. 形狀數(shù)                  
 三. 傅里葉描述子                  
 四. 矩                  
 第四節(jié)  區(qū)域描述子                  
 一. 幾種簡(jiǎn)單的描述子                  
 二. 拓?fù)涿枋鲎?nbsp;                 
 三. 紋理                  
 四. 區(qū)域的矩描述方法                  
 第五節(jié)  圖像描述的形態(tài)學(xué)方法                  
 一. 膨脹和腐蝕                  
 二. 打開(kāi)和關(guān)閉                  
 三. 擊中與擊不中變換                  
 四. 一些基本的形態(tài)學(xué)操作                  
 第六節(jié)  關(guān)系描述                  
                   
 第七章  彩色圖像處理技術(shù)                  
 第一節(jié)  概述                  
 第二節(jié)  肉眼色度視覺(jué)原理                  
 第三節(jié)  彩色模型及其彩色坐標(biāo)變換                  
 一. XYZ計(jì)色體系                  
 二. UCS均勻色標(biāo)體系                  
 三. 工業(yè)彩色模型                  
 四. 視覺(jué)彩色模型--HSI彩色系統(tǒng)                  
 五. 彩色坐標(biāo)RGB和HSI的變換                  
 第四節(jié)  彩色圖像增強(qiáng)                  
 一. 彩色平衡                  
 二. 彩色增強(qiáng)和顏色變換                  
 三. 彩色補(bǔ)償                  
 第五節(jié)  偽彩色與假彩色處理技術(shù)                  
 一. 偽彩色處理                  
 二. 假彩色處理                  
                   
 第八章  圖像模式識(shí)別                  
 第一節(jié)模式識(shí)別的概述                  
 一. 定義                  
 二. 模式識(shí)別系統(tǒng)                  
 三. 模式識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程                  
 第二節(jié)  統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別方法                  
 一. 統(tǒng)計(jì)決策理論                  
 二. Bayes決策的最小風(fēng)險(xiǎn)                  
 第三節(jié)  句法模式識(shí)別方法                  
 一. 句法模式識(shí)別描述                  
 二. 句法模式識(shí)別的形式語(yǔ)言描述                  
 第四節(jié)  模糊集合識(shí)別方法                  
 一. 隸屬函數(shù)的確定方法                  
 二. 模糊集合識(shí)別在細(xì)胞圖形上的診斷應(yīng)用                  
 第五節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別                  
 一. 神經(jīng)元的組成                  
 二. 神經(jīng)元問(wèn)信息傳遞理論                  
 三. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式分類(lèi)器                  
 四. 應(yīng)用舉例                  
 第六節(jié)  圖像特征提取                  
 一. 圖像的區(qū)域分割                  
 二. 圖像直方圖特征                  
 三. 紋理特征                  
                   
 第九章  圖像復(fù)原                  
 第一節(jié)  概述                  
 第二節(jié)  圖像退化模型                  
 一. 成像系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述                  
 二. 圖像退化模型                  
 第三節(jié)  濾波器圖像復(fù)原                  
 一. 維納濾波復(fù)原                  
 二. 功率譜均衡復(fù)原                  
 三. 幾何均值濾波器                  
 第四節(jié)  線(xiàn)性代數(shù)圖像復(fù)原                  
 一. 無(wú)約束代數(shù)復(fù)原                  
 二. 有約束最小二乘的代數(shù)復(fù)原                  
 第五節(jié)  變分法的圖像復(fù)原                  
 第六節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像復(fù)原                  
 一. 基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像復(fù)原                  
 二. 分塊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像復(fù)原                  
 三. 基于多層感知器的圖像復(fù)原                  
 第七節(jié)  圖像運(yùn)動(dòng)模糊及其復(fù)原的實(shí)現(xiàn)舉例                  
 一. 離散圖像的運(yùn)動(dòng)退化及其實(shí)現(xiàn)                  
 二. 頻域內(nèi)的圖像復(fù)原實(shí)現(xiàn)                  
 三. 空間域內(nèi)的圖像復(fù)原實(shí)現(xiàn)                  
 四. 圖像復(fù)原結(jié)果比較                  
                   
 第十章  無(wú)損壓縮編碼技術(shù)                  
 第一節(jié)  數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的無(wú)損壓縮編碼技術(shù)概述                  
 第二節(jié)  統(tǒng)計(jì)編碼與有關(guān)信息論的知識(shí)                  
 一. 信息的墑                  
 二. 平均交互信息量                  
 三. 變長(zhǎng)編碼定義                  
 四. 變長(zhǎng)編碼定理                  
 五. 單義可譯碼的構(gòu)造                  
 第三節(jié)  霍夫曼編碼                  
 一. 霍夫曼碼的編碼步驟                  
 二. 兩種霍夫曼碼的比較                  
 三. 霍夫曼編碼的幾個(gè)問(wèn)題的討論                  
 第四節(jié)  算術(shù)編碼                  
 一. 概述                  
 二. 算術(shù)編碼與譯碼原理                  
 三. 算術(shù)編碼與解碼的算法程序                  
 四. 二值圖像的算術(shù)編碼                  
 五. 二值圖像的算術(shù)碼譯碼                  
 六. 不對(duì)稱(chēng)數(shù)Q(S)的確定和編碼效率                  
 第五節(jié)  游程編碼                  
 一. 游程編碼的基本思想                  
 二. 游程編碼類(lèi)型                  
 三. 二元序列的游程編碼概述                  
 四. RLC的數(shù)據(jù)壓縮效果                  
 第六節(jié)  霍夫曼編碼和游程編碼在二值圖像數(shù)據(jù)壓縮上的應(yīng)用                  
 一. 二值圖文傳真機(jī)類(lèi)型                  
 二. 二值圖像的統(tǒng)計(jì)特性                  
 三. MH編碼及其在二值圖文傳真機(jī)上的應(yīng)用                  
 四. MR編碼及其在四類(lèi)圖文傳真機(jī)上的應(yīng)用.                   
 第七節(jié)  LZW編碼                  
 一. LZW編碼方法的形成                  
 二. LZW算法                  
                   
 第十一章  預(yù)測(cè)編碼                  
 第一節(jié)  DPCM的基本原理及系統(tǒng)組成                  
 一. DPCM的基本原理                  
 二. DPCM預(yù)測(cè)編碼為什么能壓縮數(shù)據(jù)降低碼率                  
 三. 預(yù)測(cè)編碼的類(lèi)型                  
 第二節(jié)  最優(yōu)線(xiàn)性預(yù)測(cè)                  
 一. 最優(yōu)線(xiàn)性預(yù)測(cè)器的設(shè)計(jì)                  
 二. 實(shí)用最優(yōu)線(xiàn)性預(yù)測(cè)器舉例                  
 第三節(jié)  自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼                  
 一. 線(xiàn)性自適應(yīng)預(yù)測(cè)器                  
 二. 非線(xiàn)性自適應(yīng)預(yù)測(cè)                  
 第四節(jié)  幀間預(yù)測(cè)編碼技術(shù)                  
 一. 幀間像素差值的統(tǒng)計(jì)特性                  
 二. 幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)                  
 第五節(jié)  電視信號(hào)的預(yù)測(cè)編碼                  
 -. 電視信號(hào)的基本參數(shù)                  
 二. 數(shù)字電視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)                  
 三. 數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸                  
 四. 壓縮電視信號(hào)碼率的一般途徑                  
 五. 利用啟適應(yīng)技術(shù), 使預(yù)測(cè)器. 量化器與圖像的局部特性匹配來(lái)降低碼率                  
 第六節(jié)  實(shí)用預(yù)測(cè)編碼程序舉例                  
                   
 第十二章  圖像的變換編視                  
 第一節(jié)  線(xiàn)性變換                  
 一. 一維離散線(xiàn)性變換                  
 二. 二維離散線(xiàn)性變換                  
 三. 離散正交變換                  
 第二節(jié)  卡胡南-列夫變換(K-L變換)                  
 一. 特征分析                  
 二. 特征向量變換--K-L變換                  
 三. K-L變換的降維及其誤差表達(dá)                  
 第三節(jié)  次最優(yōu)正交變換DCT                  
 一. 一維DCT定義                  
 二. 二維DCT                  
 三. 一維DCT快速算法                  
 四. 基于查表法的直接二維DCT的方法                  
 第四節(jié)  哈爾(Haar)變換                  
 一. 哈爾函數(shù)                  
 二. 哈爾變換                  
 第五節(jié)  Walsh-Hadamard變換                  
 一. Rademacher函數(shù)                  
 二. Walsh函數(shù)                  
 三. Walsh-Hadamard變換                  
 四. Walsh-Hadamard變換的快速算法                  
 五. Walsh變換在數(shù)據(jù)壓縮方面的應(yīng)用                  
 第六節(jié)  斜變換                  
 一. 斜矩陣                  
 二. 斜矩陣的遞推結(jié)構(gòu)                  
 三. 斜變換及其快速算法                  
 第七節(jié)  變換編碼方法的特性及若干問(wèn)題                  
 一. 變換編碼方法的特性                  
 二. 各種變換性能的比較                  
 三. 變換矩陣階數(shù)的選擇                  
 四. 變換系數(shù)的選擇原則和方法                  
 第八節(jié)  程序?qū)崿F(xiàn)舉例                  
                   
 第十三章  小波分析和應(yīng)用                  
 第一節(jié)  引言                  
 一. 小波理論的發(fā)展                  
 二. 傅里葉變換存在的問(wèn)題                  
 三. 小波變換的引入                  
 四. 小波理論. 濾波器族和多分辨分折之間的關(guān)系                  
 第二節(jié)  連續(xù)小波變換                  
 一. 連續(xù)小波變換的定義                  
 二. 濾波器族解釋                  
 三. 連續(xù)小波變換的性質(zhì)                  
 四. 一維小波簡(jiǎn)介                  
 第三節(jié)  離散小波變換                  
 一. 濾波器族理論                  
 二. 多分辨率分析                  
 三. 子帶編碼                  
 四. 離散小波變換的設(shè)計(jì)                  
 第四節(jié)小波的應(yīng)用                  
 一. 小波分析用于圖像壓縮應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題                  
 二. 兩種常用的利用小波分折的圖像編碼方法                  
 三. 結(jié)語(yǔ)                  
                   
 第十四章  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮編碼技術(shù)                  
 第一節(jié)  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念                  
 一. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概況                  
 二. ANN基本要素                  
 三. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本模型                  
 四. 直接用于數(shù)據(jù)壓縮的ANN模型                  
 第二節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的離散Hartley變換與離散Fourier變換                  
 一. 離散Hartley變換(DHT)及其與Fourier變換的關(guān)系                  
 二. DHT和DFTr的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)                  
 第三節(jié)  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼                  
 一. 基本原理                  
 二. ANN的非線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼實(shí)現(xiàn)                  
 三. 對(duì)MNN的非線(xiàn)性預(yù)調(diào)系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)                  
 第四節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像變換編碼                  
 一. Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像變換編碼                  
 二. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Gabor變換的圖像編碼方法                  
 三. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變換編碼的特點(diǎn)                  
 第五節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的矢量量化圖像數(shù)據(jù)壓縮                  
 一. 矢量量化與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)                  
 二. 利用SOFM設(shè)計(jì)矢量量化器                  
 三. 誤差對(duì)向傳播網(wǎng)絡(luò)矢量量化器                  
 第六節(jié)  主分量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像編碼                  
 一. 主分量分析的基本思想                  
 二. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主分量分析                  
 三. 自適應(yīng)主分量提取的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)                  
 四. 基于正交學(xué)習(xí)規(guī)則的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)約束主分量分析                  
 第七節(jié)  分形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像編碼                  
                   
 第十五章  分形圖像壓縮編碼                  
 第一節(jié)  分形學(xué)的基本概念                  
 一. 分形特征                  
 二. 分形方法為什么能壓縮圖像                  
 三. 分形壓縮圖像的基本思路                  
 第二節(jié)  分形圖像壓縮編碼的理論基礎(chǔ)                  
 一. 圖像壓縮分形理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)'                  
 二. 壓縮映射                  
 三. 迭代函數(shù)系統(tǒng)                  
 第三節(jié)  拼貼定理與分形圖像的IFS編碼方法                  
 一. 拼貼定理                  
 二. 基于拼站定理的黑白分形圖像壓縮的IFS編碼方法                  
 第四節(jié)  基于拼貼定理的灰度分形圖像的隨機(jī)IFS編碼方法                  
 一. Markov算子與Hutchinson定理                  
 二. 計(jì)算灰度圖像的IFS吸引子的復(fù)印機(jī)算法                  
 三. 尋找Markov算于的基本思路                  
 第五節(jié)  簡(jiǎn)庫(kù)思全自動(dòng)的分形圖像壓縮編碼方法                  
 第六節(jié)  基于四分樹(shù)法的分形圖像壓縮編碼                  
 一. 固定尺寸的四分樹(shù)分形編碼                  
 二. 自適應(yīng)的四分樹(shù)分形編碼方法                  
 第七節(jié)  運(yùn)動(dòng)圖像的分形壓縮編碼方法                  
 一. 活動(dòng)圖像的自仿射變換                  
 二. 灰度的運(yùn)動(dòng)圖像分形壓縮編碼方法                  
 第八節(jié)  小波域的分形編碼方法                  
                   
 第十六章  圖像壓縮的若干國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介                  
 第一節(jié)  概述                  
 一. 經(jīng)典編碼方法及其缺陷                  
 二. 現(xiàn)代編碼方法                  
 三. 圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)                  
 第二節(jié)  H. 261／H.263建議                  
 一. 關(guān)于圖像尺寸的規(guī)定                  
 二. 主要指標(biāo)與技術(shù)要點(diǎn)                  
 三. 視頻信源編碼算法                  
 四. 改進(jìn)與擴(kuò)充                  
 五. H. 261小結(jié)                  
 六. 甚低碼率圖像編碼國(guó)際建議H. 263                  
 第三節(jié)  JPEG標(biāo)準(zhǔn)                  
 一. 基本系統(tǒng)                  
 二. 擴(kuò)展系統(tǒng)                  
 第四節(jié)  MFEG-1標(biāo)準(zhǔn)                  
 一. MPEGG-I系統(tǒng)(ISO／IEClll72-1)掘述                  
 二. MPEG-1視頻(ISO／IEC11172-2)概述                  
 三. MPEG-1音頻(ISO／IEC11172-3)概述                  
 第五節(jié)  MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)                  
 一. MPEG-2系統(tǒng)(ISO／IECl31818-1)概述                  
 二. MPEG-2視頻(ISO/IEC l31818-2)概述                  
 三. MPEG-2音頻(ISO／IECl31818-3)概述                  
 第六節(jié)  MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)                  
 一. MPEG-4的目標(biāo)                  
 二. MPEG-4的主要功能                  
 三. MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的元素                  
 四. MPEG-4視頻編碼的考慮事項(xiàng)                  
 附錄A  Huffman編解碼程序?qū)崿F(xiàn)舉例                  
 附錄B  游程編碼程序?qū)崿F(xiàn)舉例                  
 附錄C  算術(shù)編解碼程序?qū)崿F(xiàn)舉例                  
 附錄D  LZW編解碼程序?qū)崿F(xiàn)舉例                  
 附錄E  圖像處理相關(guān)硬件介紹                  
 一. 濾波器專(zhuān)用芯片                  
 二. FFT專(zhuān)用芯片                  
 三. 圖像處理專(zhuān)用芯片                  
 四. 圖像編／解碼專(zhuān)用芯片                  
 五. 可編程多媒體處理器                  
 附錄F  循環(huán)矩陣和分塊循環(huán)矩陣的簡(jiǎn)化                  
 一. 循環(huán)矩陣對(duì)角化                  
 二. 分塊循環(huán)矩陣對(duì)角化                  
 三. 退化模型的求解                  
 附錄G  圖像運(yùn)動(dòng)模糊與重建程序舉例                  
 -. 圖像運(yùn)動(dòng)模糊程序                  
 二. 頻域圖像復(fù)原程序                  
 二. 空間域圖像復(fù)原程序                  
 參考文獻(xiàn)