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目录1

绪论1

0.1 概述1

0.1.1　计算机领域1

0.1.2　通信领域2

0.1.3　广播领域2

0.2　声音和图像的数字化3

0.2.1　信息量3

0.2.2　压缩技术4

0.2.3　多媒体存储6

0.2.4　多媒体通信7

0.3　多媒体业务8

0.4　硬件实现9

第1章　数字图像基础13

1.1　人眼的构造14

1.2　视觉心理学——视觉感知特性15

1.2.1　光强的感知特性15

1.2.2　空间频率的感知特性18

1.2.3　时间的感知特性22

1.3　黑白视觉的数学模型23

1.4.1　二维空间频率24

1.4　二维空间频率与视频时间信号谱24

1.4.2　视频时间信号及频谱25

1.5　线性移不变滤波器27

1.5.1　用δ（m,n）表示x（m,n）27

1.5.2　线性系统27

1.5.3　移不变系统28

1.5.4　线性移不变（LSI）系统28

1.5.5　离散卷积的直接运算28

1.5.6　离散卷积的快速算法29

1.6　傅里叶变换30

1.6.1 离散信号的展开——傅里叶变换30

1.6.2　二维离散图像信号的傅氏变换及其特性32

1.7　矩阵表示34

1.7.1 二维图像的矩阵向量表示34

1.7.2　卷积的矩阵向量积表示35

1.7.3 图像在计算机中的表示及处理37

1.8　随机过程及其分类38

1.8.1　一维随机过程39

1.8.2　二维随机过程——随机场40

1.8.3　随机过程的统计特性41

1.8.4　用矩阵表示的统计特性45

1.8.5　随机过程的分类45

1.9.2　各向同性模型48

1.9　随机场的相关模型48

1.9.1　可分离模型48

1.10　随机场的线性系统模型——一阶因果模型49

1.10.1　线性均方估值的正交原理50

1.10.2 自回归AR模型（Auto Regressive）50

1.10.3 AR模型的应用53

1.10.4　滑动平均MA模型（Moving Average）54

1.10.5 自回归滑动平均过程（ARMA）55

1.11 图像的逼真度56

第2章　视频取样57

2.1　正取样及其频谱58

2.2　从正取样信号恢复原始图像60

2.3　限带信号的二维取样定理62

2.4　随机场取样63

2.5　斜取样及恢复64

2.6　常见取样网格67

2.7　取样和显示的实际限制70

2.7.1　取样孔径ps（x,y）70

2.7.2　显示孔阑pd（x,y）（内插函数）71

2.7.3 Moire效应和平坦场响应71

2.8　视频取样率转换的基本原理73

2.8.1 一维信号的内插73

2.8.2　一维信号的下取样75

2.8.3　等价结构77

2.8.4　用抽取和内插实现多相分解79

第3章　图像的量化81

3.1　标量量化的原理82

3.2　量化失真的客观度量83

3.3 Loyd-Max量化器——最佳均方量化器（MMSE）83

3.3.1　求解最佳均方量化器83

3.3.2　最佳均方量化器（MMSE）的特性84

3.4　均匀量化器86

3.4.1 定义86

3.4.2　颗粒失真和过载失真87

3.5　高分辨率量化近似解90

3.6　最佳量化器的设计92

3.6.1　最佳化设计的理论基础92

3.6.2　迭代法93

3.6.3　查表法94

3.7　矢量量化（VectorQuantization）95

3.7.1 定义95

3.7.2　矢量量化器原理96

3.7.3　矢量量化的应用范围97

3.7.4　矢量量化的性能测度97

3.7.5　最佳矢量量化器及其设计98

第4章　线性预测101

4.1　估值原理基础102

4.1.1　观察随机矢量预测第二个随机矢量102

4.1.2　最佳线性预测102

4.2　带有限存储器的线性预测器104

4.3　前向预测和后向预测106

第5章　图像正交变换111

5.1 一维离散时间信号的展开与分块正交变换112

5.1.1 一维离散时间信号的展开112

5.1.2　一维分块变换113

5.2　二维正交变换和酉变换114

5.2.1　二维正交展开114

5.2.2　可分离酉变换115

5.2.3　二维图像正交分解与基图像116

5.3　酉变换的特性118

5.3.1 能量保持与旋转118

5.3.2 能量集中与去相关作用119

5.4 DFT变换121

5.5 DCT变换122

5.5.1 正交分解122

5.5.2 DCT变换与DFT变换的关系124

5.5.3 DCT的快速算法125

5.5.4 DCT变换的能量集中作用126

5.6 K-L变换126

5.6.1 K-L的定义126

5.6.2 K-L的特性127

第6章 基于DCT的压缩编码129

6.1　相关的信息论基础知识130

6.1.1　信息熵（Entropy）和压缩比130

6.1.2　率失真函数D（R）131

6.3　基于线性变换的压缩编码133

6.2　信源压缩方法分类133

6.3.1 K-L变换134

6.3.2　离散余弦变换（DCT）134

6.3.3　带熵编码的标量量化器135

6.3.4　最佳比特分配136

6.3.5　编码增益GT137

6.3.6　区域编码、门限编码和游程编码138

6.3.7　变长编码（VLC）140

6.3.8　量化的块效应和变换系数加权145

6.4 DPCM编码147

6.4.1 差分量化147

6.4.3 DPCM编／解码器148

6.4.2　闭环预测量化148

6.4.4 DPCM的性能149

6.4.5　预测系数的确定150

6.4.6　无损预测编码151

6.5　运动补偿预测编码151

6.5.1 时域DPCM分析151

6.5.2　运动补偿原理152

6.5.3　块匹配法（BMA）153

6.5.4　全搜索154

6.6.1　压缩编码的预处理155

6.6　图像编码的国际标准155

6.6.2　公共图像格式157

6.6.3　压缩编码国际标准158

第7章　MPEG-2传送系统163

7.1 TS码流和PS码流164

7.2 Buffer的定时与同步166

7.3 PES包和时间戳（Timestamp）168

7.4　复用／去复用169

7.5　传送流系统目标解码器T-STD171

7.6　传送包的复接调度173

第8章　小波变换与图像压缩177

8.1 傅里叶变换的能力及局限性178

8.2　短时傅里叶变换（STFT）182

8.3　连续小波变换CWT及离散小波变换DWT186

8.4　分段近似（Piecewise Approximation）189

8.5　多分辨率分析（MRA）192

8.6　信号编码197

8.7　离散小波变换系数的计算201

8.8　基于小波变换的压缩编码212

8.8.1　二维小波变换213

8.8.2　基本的阈值编码方法215

8.8.3 EZW编码217

8.8.4 SPIHT编码224

第1章习题229

习题229

第2章习题232

第3章习题235

第5章习题239

第6章习题240

第8章习题242

附录247

附录1　光度量单位247

附录2　信号与空间247

附录3　小波变换基的正交性证明251

参考文献253