数字视频处理

一 数字视频的描述

第1章 视频基础

1. 1 模拟视频

1. 1. 1 模拟视频信号

1. 1. 2 模拟视频标准

1. 1. 3 模拟视频设备

1. 2 数字视频

1. 2. 1 数字视频信号

1. 2. 2 数字视频标准

1. 2. 3 为什么需要数字视频

1. 3 数字视频处理

参考书目

第2章 时变图像构成摄型

2. 1 三维运动模型

2. 1. 1 在笛卡尔坐标中的刚体运动

2. 1. 2 在齐次坐标中的刚体运动

2. 1. 3 变形体运动

2. 2 几何图像的构成

2. 2. 1 透视投影

2. 2. 2 正交投影

2. 3 光度学图像的构成

2. 3. 1 朗伯(Lambertian)反射模式

2. 3. 2 三维运动图像的光学效应

2. 4 观察噪声

2. 5 练习

参考书目

第3章 时空采样

3. 1 模拟和数字视频的采样

3. 1. 1 模拟视频的采样结构

3. 1. 2 数字视频的采样结构

3. 2 二维矩形采样

3. 2. 1 二维付里叶变换关系

3. 2. 2 采样信号的频谱

3. 3 二维周期采样

3. 3. 1 采祥的几何图形

3. 3. 2 以矢量形式表示的二维付里叶变换关系式

3. 3. 3 采样信号的频谱

3. 4 三维结构上的采样

3. 4. 1 基于某个点阵的采样

3. 4. 2 基于某个点阵的付里叶变换

3. 4. 3 基于某个点阵的采样信号频谱

3. 4. 4. 其他的采样结构

3. 5 采样重构

3. 5. 1 正交采样重构

3. 5. 2 由某个点阵的采样值进行重构

3. 6 练习

参考书目

第4章采样结构的转换

4. 1 一维信号采样速率的变化

4. 1. 1一维信号的插入

4. 1. 2一维信号的抽选

4. 1. 3由有理因子来改变采样速率

4. 2采样点阵转换

4. 3 练习

参考书目

二 二维运动估算

第5章”光流分析法

5. 1 二维运动与视在运动的比较

5. 1. 1 二维运动

5. 1. 2 对应场和光流场

5. 2 二维运动估算

5. 2. 1 遮挡问题

5. 2. 2 孔径问题

5. 2. 3 二维运动场模型

5. 3 使用光流方程的方法

5. 3. 1 光流方程

5. 3. 2 二阶微分法

5. 3. 3 块运动模型

5. 3. 4 HDrn—Schunck法

5. 3. 5 梯度估算

5. 3. 6 自适应方法

5. 4 例子

5. 5 练习

参考书目

第6章基于块的分析方法

6. 1 基于块运动模型

6. 1. 1 平移的块运动

6. 1. 2 一般的／变形的块运动

6. 2 相位相关法

6. 2. 1 相位相关函数

6. 2. 2 算法实现中的问题

6. 3 块匹配法

6. 3. 1 匹配准则

6. 3. 2 搜索过程

6. 4 分级运动估算

6. 5 通用的块运动估算

6. 5. 1 改进运动补偿的后处理

6. 5. 2 变形的块匹配

6. 6 例子

6. 7 练习

参考书目

第7章像素递归法

7. 1 位移帧差

7. 2 基于梯度的优化

7. 2. 1 最陡下降算法

7. 2. 2 Newton—Raphson法

7. 2. 3 局部与全局最小值比较

7. 3 基于最陡下降的算法

7. 3. 1 Netravali-Robbins算法

7. 3. 2 walker—Rao算法

7. 3. 3 块运动模型的推广

7. 4 基于Wiener估算的算法

7. 5 例子

7. 6 练习

参考书目

第8章 贝叶斯法

8. 1 优化法

8. 1. 1 模拟退火

8. 1. 2 迭代条件模式

8. 1. 3 平均场致退火

8. 1. 4 最高置信度优先

8. 2 MAP运动估算的基础

8. 2. 1 似然模型

8. 2. 2 先验模型

8. 3 MAP运动估算算法

8. 3. 1 具有不连续模型的公式

8. 3. 2 具有局部分离值舍弃的估算

8. 3. 3 带有区域标注的估算

8. 4 例子

8. 5 练习

参考书目

三 三维运动估算和分割

第9章 点对应法

9. 1 投影位移场的建模

9. 1. 1 正交位移场模型

9. 1. 2 透视位移场模型

9. 2 基于正交模型的方法

9. 2. 1 取自两观察视图的两步迭代法

9. 2. 2 改进的迭代法

9. 3 基于透视模型的方法

9. 3. 1 偏振约束条件和必要参数

9. 3. 2 必要参数的估算

9. 3. 3 E短阵的分解

9. 3. 4 算法

9. 4 三维平面情况

9. 4. I 纯参数

9. 4. 2 纯参数估算

9. 4. 3 运动估算和结构参数

9. 5 例子

9. 5. 1 数值模拟实验

9. 5. 2 两帧“美国小姐”图像的试验

9. 6 练习

参考书目

第10章 光流法和直接法

10. 1 投影速度场模型

10. 1. 1 正交速度场模型

10. 1. 2 透视速度场模型

10. 1. 3 透视速度及位移的模型比较

10. 2 发散中心

10. 3 使用光流的代数法

10. 3. 1 解的唯一性

10. 3. 2 仿射流

10. 3. 3 二次流

10. 3. 4 随机流

10. 4 使用光流的优化法

10. 5 直接法

10. 5. 1 基于光流法的扩展

10. 5. 2 Tsai—Huang法

10. 6 例子

10. 6. 1 数值模拟

10. 6. 2 两帧“美国小姐”图像的试验

10. 7 练习

参考书目

第11章 运动分割

11. 1 直接法

11. 1. 1 变化检测的阈值

11. 1. 2 使用映射参数的算法

11. 1. 3 模型参数的估算

11. 2 光流分割

11. 2. 1 改进的哈夫曼变换法

11. 2. 2 分层视频表示的分割

11. 2. 3 贝叶斯分割

11. 3 同时进行估算和分割

1t. 3. 1 运动场模型

11. 3. 2 问题阐述

11. 3. 3 算法

11. 3. 4 与其他算法的关系

11. 4 例子

11. 5 练习

参考书目

第12章 立体系统和运动跟踪

12. 1 立体系统的运动和结构

12. 1. 1 静止帧立体图像

12. 1. 2 运动估算的三维特性匹配

12. 1. 3 立体运动合成

12. 1. 4 推广到多运动的情况

12. 2 运动跟踪

12. 2. 1 基本原理

12. 2. 2 二维运动跟踪

12. 2. 3 三维刚体运动跟踪

12. 3 例子

12. 4 练习

参考书目

四 视频滤波

第13章运动补偿滤波

13. 1 时空付里叶频谱

13. 1 恒速的整体运动

13. 1. 2 带加速度的整体运动

13. 2 亚奈奎斯特时空采样

13. 2. 1 仅对时间方向采样

13. 2. 2 在时空点阵上采样

13. 2. 3 临界速率

13. 3 按运动轨迹滤波

13. 3. 1 任意运动轨迹

13. 3. 2 恒速整体运动

13. 3. 3 加速运动

13. 4 应用

13. 4. 1 运动补偿噪声滤波

13. 4. 2 运动补偿重构滤波

13. 5 练习

参考书目

第14章噪声滤波

14. 1 帧内滤波

14. 1. 1IJMMSE滤波

14. 1. 2 自适应(局部)LMMSE滤波

14. 1. 3 定向滤波

14. 1. 4 中值及加权中值滤波

14. 2 运动自适应滤波

14. 2. 1 直接滤波

14. 2. 2 基于运动检测的滤波

14. 3 运动补偿滤波

14. 3. 1 时空自适应LMM驱滤波

14. 3. 2 自适应加权平均滤波器

14. 4 例子

14. 5 练习

参考书目

第15章 图像复原

15. 1 建模

15. 1. 1 平移不变空间模糊

15. 1. 2 平移变化空间模糊

15. 2 帧内平移不变复原

15. 2. 1 伪逆滤波

15. 2. 2 带约束的最小方差和维纳滤波

15. 3 帧内平移变化复原

15. 3. 1 POCS方法概述

15. 3. 2 利用POCS法来复原

15. 4 多帧复原

15. 4. 1 互相关多帧滤波器

15. 4. 2 运动补偿多帧滤波器

15. 5 例子

15. 6 练习

参考书目

第16章标准变换

16. 1 下行变换

16. 1. 1 带有反混淆滤波的下行变换

16. 1. 2 无反混淆滤波的下行变换

16. 2 实际的上行变换方法

16. 2. 1 帧内滤波

16. 2. 2 运动自适应滤波

16. 3 运动补偿上行变换

16. 3. 1 基本原理

16. 3. 2 整体运动补偿去隔行

16. 4 例子

16. 5 练习

参考书目

第17章 超分辨率

17. 1 建模

17. 1. 1 连续—离散模型

17. 1. 2 离散—离散模型

17. 1. 3 问题的相互联系

17. 2 插入—恢复方法

17. 2. 1 帧内法

17. 2. 2 多帧法

17. 3 一种频率域方法

17. 4 一种统一的POCS方法 .

17. 5 例子

17. 6 练习

参考书目

五 静态图像压缩

第18章 无损压缩

18. 1 图像压缩基础

18. 1. 1 图像压缩系统的组成

18. 1. 2 信息论概念

18. 2 符号编码

18. 2. 1 定长编码

18. 2. 2 霍夫曼编码

18. 2. 3 算术编码

18. 3 无损压缩法

18. 3. 1 无损预测编码

18. 3. 2 位平面的游程编码

18. 3. 3 Ziv-Lempel编码

18. 4 练习

参考书目

第19章 差分脉码调制(DPCM)及变换编码

19. 1 量化

19. 1. 1 非均匀量化

19. 1. 2 均匀量化

19. 2 差分脉码调制

19. 2. 1 最优预测

19. 2. 2 预测误差的量化

19. 2. 3 自适应量化

19. 2. 4 A调制

19. 3 变换编码

19. 3. 1 离散余弦变换DCT

19. 3. 2 量化／比特分配

19. 3. 3 编码

19. 3. 4 变换编码中的块虚像

19. 4 练习

参考书目

第20章 静态图像压缩标准

20. 1 二元图像压缩标准

20. 1. 1 一维RLC

20. 1. 2 二维RLC

20. 1. 3 JBIG标准

20. 2 JPEG标准

20. 2. 1 基本算法

20. 2. 2 JPEG的累进模式

20. 2. 3 JPEC的无损模式

20. 2. 4 JPEG分级模式

20. 2. 5 JPEG的实现

20. 3 练习

参考书目

第21章 矢量量化. 子带编码及其他方法

21. 1 矢量量化

21. 1. 1 矢量量化器的结构

21. 1. 2 VQ码书设计

21. 1. 3 实用VQ的实现

21. 2 碎片压缩

21. 3 子带编码

21. 3. 1 子带分解

21. 3. 2 子带编码

21. 3. 3 与变换编码的关系

21. 3. 4 与小波变换编码的关系

21. 4 第二代编码方法

21. 5 练习

参考书目

六 视频压缩

第22章 帧间压缩方法

22. 1 三维波形编码

22. 1. 1 三维变换编码

22, 1. 2 三维子带编码

22. 2 运动补偿波形编码

22. 2. 1 MC变换编码

22. 2. 2 MC矢量量化(MC—VQ)

22. 2. 3 MC子带编码

22. 3 基于模型的编码

22. 3. 1 基于物体的编码

22. 3. 2 基于知识的编码和语义编码

22. 4 练习

参考书目

第23章 视频压缩标准

23. 1 H.261标准

23. 1. 1 输入图像格式

23. 1. 2 视频多路复用

23. 1. 3 视频压缩算法

23. 2 MPEG—1标准

23. 2. 1 特点

23. 2. 2 输入视频格式

23. 2. 3 数据结构与压缩模式

23. 2. 4 帧内压缩模式

23. 2. 5 帧间压缩模式

23. 2. 6 MPEG—1编码器和解码器

23. 3 MPEG—2标准

23. 3. 1 MPEG—2宏块

23. 3. 2 隔行视频的编码

23. 3. 3 可调节功能扩展范围

23. 3. 4 其他改进点

23. 3. 5 类和级的概述

23. 4 软件和硬件的实现

参考书目

第24章 基于模型的编码技术

24. 1 通用的基于物体的方法

24. 1. 1 带有三维运动的二维／三维刚性物体

24. 1. 2 带有二维运动中的二维弹性物体

24. 1. 3 带有三角形网格的仿射变换

24. 2 基于知识的方法和语义方法

24. 2. 1 通用原理

24. 2. 2 MBASIC算法

24. 2. 3 利用一种弹性的线条框架模型进行估算

24. 3 例子

参考书目

第25章 数字视频系统

25. 1 视频会议

25. 2 交互式视频和多媒体

25. 3 数字电视

25. 3. 1 数字演播标准

25. 3. 2 混合型高级电视系统

25. 3. 3 全数字电视

25. 4 低比特率的视频与可视电话

25. 4. 1 ITU建议H. 263

25. 4. 2 ISO MPEG—4要求

参考书目

附录A 马尔科夫(MaRKov)和Gibbs随机场

A. 1 定义

A. 1. 1 马尔科夫随机场(MRF)

A. 1. 2 Gibbs随机场(GRF)

A. 2 MRF和GRF之间的等价关系

A. 3 局部条件概率

参考书目

附录B分割的基础知识

B. 1 阂值法

B. 1. 1 寻找最佳阀值

B. 2 聚类法

B. 3 贝叶斯法

B. 3. MAP方法

B. 3. 2 自适应MAP方法

BL 3. 3 矢量场分割

参考书目

附录C 卡尔曼滤波

C. 1 线性状态空间模型

C. 2 扩展卡尔曼滤波

参考书目

附录D 英汉专业词汇对照表