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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LIFS259

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VQ291

12.4.3　均值-残差VQ292

12.4.4　块分类自适应VQ293

12.4.5　预测VQ293

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