目录数字图像处理与图像通信（第4版）目录

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

3.5.1K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

10.5.3JBIG标准228

10.6JPEG与JPEG 2000标准230

10.6.1JPEG标准230

10.6.2JPEG 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

11.4.2H.261混合编码方案248

11.5视频编码的国际标准250

11.5.1H.261/H.263建议250

11.5.2MPEG1/MPEG2标准253

11.5.3MPEG4标准256

11.5.4H.264/AVC标准257

11.5.5HEVC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

本书主要介绍数字图像处理和图像通信方面的基本原理、主要技术和典型应用。全书共分13章，系统叙述了数字图像信号的基本特征，数字图像处理的基本原理和方法，静止和活动图像的压缩编码、网络传输，图像处理和图像通信领域的部分新技术和新应用。

本书可作为信号处理、通信工程、计算机应用、广播电视、自动控制、生医工程、地理信息等领域的工程技术人员、大专院校相关专业的高年级学生或研究生学习、应用图像处理和图像通信技术的教材。

随着计算机技术硬件和软件的发展，数字图像处理在工程中的应用变得越来越广泛，姚峰林编著的这本《数字图像处理及在工程中的应用》以数字图像处理的基本理论为起点，结合matlab软件在数字图像处理中的应用，以提高学生对数字图像处理的学习兴趣，书中即有基本理论又有高级应用，由浅入难，又与实践结合，是在校生和工程技术人员的参考用书。

第1章 数字图像处理概述

1.1 图像和图像处理的基本概念

1.2 数字图像处理的发展

1.2.1 20世纪20年代的数字传输

1.2.2 20世纪60年代的数字计算机时代

1.2.3 20世纪60年代至80年代

1.2.4 20世纪90年代

1.3 数字图像处理模型及特点

1.3.1 数字图像处理的数学模型

1.3.2 数字图像处理的特点

1.4 数字图像处理的应用领域

1.5 图像处理的任务

1.6 数字图像处理的主要内容

1.6.1 图像数字化

1.6.2 图像增强

1.6.3 图像几何变换

1.6.4 图像复原

1.6.5 图像重建

1.6.6 图像隐藏

1.6.7 图像变换

1.6.8 图像编码

1.6.9 图像分析

第2章 数字图像处理系统

2.1 图像处理系统构成

2.1.1 图像处理系统构成

2.1.2 图像处理系统性能主要衡量指标

2.2 图像获取技术

2.2.1 图像采集系统

2.2.2 数字照相机

2.2.3 数字摄像机

2.2.4 图像采集卡

2.2.5 扫描仪

2.3 数字图像处理的其他设备

2.3.1 数字图像处理的存储设备

2.3.2 数字图像处理设备

2.3.3 数字图像处理输出设备

2.4 图像处理软件

2.5 常见图像存储格式

2.5.1 BMP格式

2.5.2 PCX图像格式

2.5.3 TIFF图像格式

2.5.4 GIF图像格式

2.5.5 JPEG格式

2.6 Matlab在图像处理中的应用

2.6.1 Matlab图像处理工具箱

2.6.2 Matlab图像处理初步

2.6.3 Matlab图像类型

2.6.4 Matlab图像类型转换

2.7 Matlab图像的显示

2.7.1 标准图像显示技术

2.7.2 显示索引图像

2.7.3 显示灰度图像

2.7.4 显示二进制位图

2.7.5 显示RGB图像

2.7.6 显示图形文件中的图像

2.7.7 特殊图像显示技术

2.7.8 图像显示中的常见问题

第3章 图像频域变换

3.1 傅立叶变换

3.1.1 连续函数的傅立叶变换

3.1.2 离散函数的傅立叶变换

3.2 二维离散傅立叶变换（DFT）

3.2.1 二维连续傅立叶变换

3.2.2 二维离散傅立叶变换

3.2.3 二维离散傅立叶变换的性质

3.2.4 数字图像的二维傅立叶变换

3.2.5 快速傅立叶变换的应用

3.3 二维离散余弦变换（DC了）

3.3.1 一维离散余弦变换

3.3.2 二维离散余弦变换

3.3.3 离散余弦变换的Matlab实例

3.4 二维离散沃尔什—哈达玛变换（DWT—DHT）

3.4.1 一维离散沃尔什变换

3.4.2 二维离散沃尔什变换

3.4.3 哈达玛变换

3.5 卡胡南—列夫变换（K—L变换）

3.5.1 K—L变换的定义

3.5.2 K—L变换的性质

3.6 Radon变换

3.6.1 Radon变换原理

3.6.2 Matlab提供的Radon变换函数

3.7 小波变换

3.7.1 传统变换方法的局限性

3.7.2 连续小波变换

3.7.3 小波变换在图像处理方面的应用及实现

第4章 图像增强

4.1 图像增强概述

4.2 空间域单点增强

4.2.1 灰度级校正

4.2.2 灰度变换

4.2.3 灰度直方图变换

4.3 平滑

4.3.1 图像中的噪声模型

4.3.2 邻域平均法

4.3.3 中值滤波

4.3.4 边界保持类滤波

4.4 锐化

4.4.1 梯度锐化法

4.4.2 拉普拉斯算子（Laplacian）法

4.4.3 高通滤波

4.4.4 其他锐化算子

第5章 图像分割

5.1 概述

5.2 像素的邻域和连通性

5.3 灰度阈值分割法

5.3.1 全局阈值分割

5.3.2 自适应闽值分割

5.4 边缘检测算子

5.4.1 Roberts算子

5.4.2 Prewitt算子

5.4.3 Sobel算子

5.4.4 Laplacian of Gaussian算子（LOG）

5.5 方向算子

5.5.1 Kirsch算子

5.5.2 Canny算子

5.5.3 边缘跟踪

5.6 霍夫变换

5.6.1 基本原理

5.6.2 实现步骤

5.7 区域分割

5.7.1 区域生长

5.7.2 分裂合并算法

第6章 图像特征提取与分析

6.1 概述

6.2 颜色视觉和色度图

6.2.1 三基色

6.2.2 颜色模型

6.2.3 颜色模型转换

6.3 颜色特征描述

6.3.1 简单灰度特征

6.3.2 颜色直方图

6.3.3 颜色矩特征

6.3.4 颜色集

6.3.5 颜色相关矢量

6.4 形状特征描述

6.4.1 几个基本概念

6.4.2 区域内部空间域分析

6.5 区域内部空间域分析

6.5.1 区域的测量

6.5.2 区域内部变换分析的矩分析法

6.5.3 区域边界的形状特征链码描述

6.5.4 区域边界的形状特征描述

6.6 图像的纹理分析技术

6.6.1 纹理分析概念

6.6.2 空间灰度共生矩阵

6.6.3 熵和能量

6.6.4 纹理分析的自相关函数法

第7章 数字图像处理在工程中的应用

7.1 基于图像处理的塔式起重机振动测试

7.1.1 工程应用背景

7.1.2 塔式起重机的振动

7.1.3 基于图像处理的振动测量架构

7.1.4 图像处理的算法

7.1.5 数据的处理

7.1.6 实验结果与有限元结果对比

7.2 基于灰度特征和高速摄影的微陀螺振动的动态测试

7.2.1 工程应用背景

7.2.2 基于高速摄影的MEMS振动动态测试系统

7.2.3 检测系统关键算法

7.2.4 频域算法

7.2.5 实验结果

7.3 基于SURF和高速摄影的微陀螺振动的动态测试

7.3.1 可用的检测算法

7.3.2 Mean Shift算法

7.3.3 SURF算法

7.3.4 微陀螺振动模态的时域解

7.3.5 频域算法

7.3.6 实验结果

参考文献 2100433B

本书主要内容包括数字图象处理概述、数字图像处 理系统、图像频域变换、图像增强、图像分割、图像 特征提取与分析、Matlab图像处理在工程中应用等内 容。书中使用理论与实践相结合的方法，先介绍理论 基础知识再使用Matlab语言来实现数字图像处理，使 人更容易理解数字图像处理方法和理论，不用投入更 多的精力在数字图像处理中大量的数据输入、输出问 题，书中加入了大量的实验实例，以及实验结果图片 ，使读者对理论和方法的理解有很大的帮助。《数字 图像处理及在工程中的应用》深入浅出、图文并茂， 文字描述简单易懂。