數(shù)字圖像處理與壓縮編碼技術

第一章  緒論                  
 第一節(jié)  圖像的數(shù)字化表達                  
 一. 數(shù)字圖像處理的術語                  
 二. 圖像的數(shù)字化表達與實現(xiàn)                  
 第二節(jié)  圖像數(shù)字化器類型及其組成                  
 一. 圖像數(shù)字化器的類型                  
 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  信號離散技術                  
 第一節(jié)  采樣及其頻譜                  
 第二節(jié)  內(nèi)插與抗混疊技術                  
 -. 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)學模型                  
 二. 無記億量化(標量量化)                  
 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. 離散傅里葉級數(shù)                  
 二. 離散傅里葉變換                  
 三. 離散傅里葉變換的性質                  
 第四節(jié)  一維快速傅里葉變換                  
 一. 按時間抽取的FFT算法                  
 二. 按時間抽取FFT的程序實現(xiàn)                  
 三. 按頻率抽取FFT算法                  
 四. 按頻率抽取FFT的程序設計                  
 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                  
 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. 矩陣轉置算法                  
 三. 二維快速離散FFT程序舉例                  
 四. 二維FFT結果顯示                  
                   
 第四章  圖像增強                  
 第一節(jié)  概述                  
 一. 空間域圖像增強方法                  
 二. 頻域圖像增強方法                  
 第二節(jié)  圖像增強的點處理方法                  
 一. 一些簡單的強度變換                  
 二. 灰度直方圖的處理                  
 三. 圖像的減法增強                  
 四. 圖像的平均                  
 第三節(jié)  圖像增強的空間濾波法                  
 一. 背景知識                  
 二. 圖像的平滑濾波                  
 三. 圖像銳化                  
 第四節(jié)  圖像的頻域增強                  
 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                  
 一. 點的檢測                  
 二. 線條的檢測                  
 三. 邊沿檢測                  
 四. 組合檢測                  
 第三節(jié)  邊沿連接和邊界檢測                  
 一. 局域處理                  
 二. Hough變換下的全局處理                  
 三. 圖論技術下的全局處理                  
 第四節(jié)  閾值圖像分割                  
 一. 基礎知識                  
 二. 簡單的全局閾值                  
 三. 最佳閾值                  
 四. 基于邊界特征的閾值選擇                  
 五. 基于幾個變量的閾值                  
 第五節(jié)  區(qū)域分割                  
 一. 基本公式                  
 二. 通過像素凝聚的區(qū)域生長                  
 三. 區(qū)域的分裂與合并                  
 第六節(jié)  運動在圖像分割中的應用                  
 一. 空域分割技術                  
 二. 頻域分割技術                  
                   
 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. 幾種簡單的描述子                  
 二. 拓撲描述子                  
 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)學方法                  
 一. 膨脹和腐蝕                  
 二. 打開和關閉                  
 三. 擊中與擊不中變換                  
 四. 一些基本的形態(tài)學操作                  
 第六節(jié)  關系描述                  
                   
 第七章  彩色圖像處理技術                  
 第一節(jié)  概述                  
 第二節(jié)  肉眼色度視覺原理                  
 第三節(jié)  彩色模型及其彩色坐標變換                  
 一. XYZ計色體系                  
 二. UCS均勻色標體系                  
 三. 工業(yè)彩色模型                  
 四. 視覺彩色模型--HSI彩色系統(tǒng)                  
 五. 彩色坐標RGB和HSI的變換                  
 第四節(jié)  彩色圖像增強                  
 一. 彩色平衡                  
 二. 彩色增強和顏色變換                  
 三. 彩色補償                  
 第五節(jié)  偽彩色與假彩色處理技術                  
 一. 偽彩色處理                  
 二. 假彩色處理                  
                   
 第八章  圖像模式識別                  
 第一節(jié)模式識別的概述                  
 一. 定義                  
 二. 模式識別系統(tǒng)                  
 三. 模式識別系統(tǒng)設計過程                  
 第二節(jié)  統(tǒng)計模式識別方法                  
 一. 統(tǒng)計決策理論                  
 二. Bayes決策的最小風險                  
 第三節(jié)  句法模式識別方法                  
 一. 句法模式識別描述                  
 二. 句法模式識別的形式語言描述                  
 第四節(jié)  模糊集合識別方法                  
 一. 隸屬函數(shù)的確定方法                  
 二. 模糊集合識別在細胞圖形上的診斷應用                  
 第五節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡的模式識別                  
 一. 神經(jīng)元的組成                  
 二. 神經(jīng)元問信息傳遞理論                  
 三. 神經(jīng)網(wǎng)絡的模式分類器                  
 四. 應用舉例                  
 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)學描述                  
 二. 圖像退化模型                  
 第三節(jié)  濾波器圖像復原                  
 一. 維納濾波復原                  
 二. 功率譜均衡復原                  
 三. 幾何均值濾波器                  
 第四節(jié)  線性代數(shù)圖像復原                  
 一. 無約束代數(shù)復原                  
 二. 有約束最小二乘的代數(shù)復原                  
 第五節(jié)  變分法的圖像復原                  
 第六節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡圖像復原                  
 一. 基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的圖像復原                  
 二. 分塊神經(jīng)網(wǎng)絡圖像復原                  
 三. 基于多層感知器的圖像復原                  
 第七節(jié)  圖像運動模糊及其復原的實現(xiàn)舉例                  
 一. 離散圖像的運動退化及其實現(xiàn)                  
 二. 頻域內(nèi)的圖像復原實現(xiàn)                  
 三. 空間域內(nèi)的圖像復原實現(xiàn)                  
 四. 圖像復原結果比較                  
                   
 第十章  無損壓縮編碼技術                  
 第一節(jié)  數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的無損壓縮編碼技術概述                  
 第二節(jié)  統(tǒng)計編碼與有關信息論的知識                  
 一. 信息的墑                  
 二. 平均交互信息量                  
 三. 變長編碼定義                  
 四. 變長編碼定理                  
 五. 單義可譯碼的構造                  
 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. 霍夫曼編碼的幾個問題的討論                  
 第四節(jié)  算術編碼                  
 一. 概述                  
 二. 算術編碼與譯碼原理                  
 三. 算術編碼與解碼的算法程序                  
 四. 二值圖像的算術編碼                  
 五. 二值圖像的算術碼譯碼                  
 六. 不對稱數(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)壓縮上的應用                  
 一. 二值圖文傳真機類型                  
 二. 二值圖像的統(tǒng)計特性                  
 三. MH編碼及其在二值圖文傳真機上的應用                  
 四. MR編碼及其在四類圖文傳真機上的應用.                   
 第七節(jié)  LZW編碼                  
 一. LZW編碼方法的形成                  
 二. LZW算法                  
                   
 第十一章  預測編碼                  
 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預測編碼為什么能壓縮數(shù)據(jù)降低碼率                  
 三. 預測編碼的類型                  
 第二節(jié)  最優(yōu)線性預測                  
 一. 最優(yōu)線性預測器的設計                  
 二. 實用最優(yōu)線性預測器舉例                  
 第三節(jié)  自適應預測編碼                  
 一. 線性自適應預測器                  
 二. 非線性自適應預測                  
 第四節(jié)  幀間預測編碼技術                  
 一. 幀間像素差值的統(tǒng)計特性                  
 二. 幀間運動估計與運動補償技術                  
 第五節(jié)  電視信號的預測編碼                  
 -. 電視信號的基本參數(shù)                  
 二. 數(shù)字電視系統(tǒng)的結構                  
 三. 數(shù)字視頻信號的傳輸                  
 四. 壓縮電視信號碼率的一般途徑                  
 五. 利用啟適應技術, 使預測器. 量化器與圖像的局部特性匹配來降低碼率                  
 第六節(jié)  實用預測編碼程序舉例                  
                   
 第十二章  圖像的變換編視                  
 第一節(jié)  線性變換                  
 一. 一維離散線性變換                  
 二. 二維離散線性變換                  
 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                  
 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)壓縮方面的應用                  
 第六節(jié)  斜變換                  
 一. 斜矩陣                  
 二. 斜矩陣的遞推結構                  
 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)  程序實現(xiàn)舉例                  
                   
 第十三章  小波分析和應用                  
 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                  
 四. 一維小波簡介                  
 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. 離散小波變換的設計                  
 第四節(jié)小波的應用                  
 一. 小波分析用于圖像壓縮應考慮的幾個問題                  
 二. 兩種常用的利用小波分折的圖像編碼方法                  
 三. 結語                  
                   
 第十四章  神經(jīng)網(wǎng)絡壓縮編碼技術                  
 第一節(jié)  人工神經(jīng)網(wǎng)絡的基本概念                  
 一. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡發(fā)展概況                  
 二. ANN基本要素                  
 三. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡的基本模型                  
 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變換的關系                  
 二. DHT和DFTr的神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)                  
 第三節(jié)  人工神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性預測編碼                  
 一. 基本原理                  
 二. ANN的非線性預測編碼實現(xiàn)                  
 三. 對MNN的非線性預調系統(tǒng)的性能評價                  
 第四節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡的圖像變換編碼                  
 一. Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡圖像變換編碼                  
 二. 神經(jīng)網(wǎng)絡Gabor變換的圖像編碼方法                  
 三. 神經(jīng)網(wǎng)絡變換編碼的特點                  
 第五節(jié)  神經(jīng)網(wǎng)絡的矢量量化圖像數(shù)據(jù)壓縮                  
 一. 矢量量化與神經(jīng)網(wǎng)絡                  
 二. 利用SOFM設計矢量量化器                  
 三. 誤差對向傳播網(wǎng)絡矢量量化器                  
 第六節(jié)  主分量神經(jīng)網(wǎng)絡圖像編碼                  
 一. 主分量分析的基本思想                  
 二. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的主分量分析                  
 三. 自適應主分量提取的神經(jīng)網(wǎng)絡                  
 四. 基于正交學習規(guī)則的神經(jīng)網(wǎng)絡約束主分量分析                  
 第七節(jié)  分形神經(jīng)網(wǎng)絡的圖像編碼                  
                   
 第十五章  分形圖像壓縮編碼                  
 第一節(jié)  分形學的基本概念                  
 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                  
 一. 圖像壓縮分形理論的數(shù)學基礎'                  
 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IFS編碼方法                  
 一. Markov算子與Hutchinson定理                  
 二. 計算灰度圖像的IFS吸引子的復印機算法                  
 三. 尋找Markov算于的基本思路                  
 第五節(jié)  簡庫思全自動的分形圖像壓縮編碼方法                  
 第六節(jié)  基于四分樹法的分形圖像壓縮編碼                  
 一. 固定尺寸的四分樹分形編碼                  
 二. 自適應的四分樹分形編碼方法                  
 第七節(jié)  運動圖像的分形壓縮編碼方法                  
 一. 活動圖像的自仿射變換                  
 二. 灰度的運動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  圖像壓縮的若干國際標準簡介                  
 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. 圖像壓縮編碼的國際標準                  
 第二節(jié)  H. 261／H.263建議                  
 一. 關于圖像尺寸的規(guī)定                  
 二. 主要指標與技術要點                  
 三. 視頻信源編碼算法                  
 四. 改進與擴充                  
 五. H. 261小結                  
 六. 甚低碼率圖像編碼國際建議H. 263                  
 第三節(jié)  JPEG標準                  
 一. 基本系統(tǒng)                  
 二. 擴展系統(tǒng)                  
 第四節(jié)  MFEG-1標準                  
 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標準                  
 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標準                  
 一. MPEG-4的目標                  
 二. MPEG-4的主要功能                  
 三. MPEG-4標準的元素                  
 四. MPEG-4視頻編碼的考慮事項                  
 附錄A  Huffman編解碼程序實現(xiàn)舉例                  
 附錄B  游程編碼程序實現(xiàn)舉例                  
 附錄C  算術編解碼程序實現(xiàn)舉例                  
 附錄D  LZW編解碼程序實現(xiàn)舉例                  
 附錄E  圖像處理相關硬件介紹                  
 一. 濾波器專用芯片                  
 二. FFT專用芯片                  
 三. 圖像處理專用芯片                  
 四. 圖像編／解碼專用芯片                  
 五. 可編程多媒體處理器                  
 附錄F  循環(huán)矩陣和分塊循環(huán)矩陣的簡化                  
 一. 循環(huán)矩陣對角化                  
 二. 分塊循環(huán)矩陣對角化                  
 三. 退化模型的求解                  
 附錄G  圖像運動模糊與重建程序舉例                  
 -. 圖像運動模糊程序                  
 二. 頻域圖像復原程序                  
 二. 空間域圖像復原程序                  
 參考文獻