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Ⅰ 数字视频的描述1

第1章视频基础1

1.1 模拟视频1

1.1.1 模拟视频信号1

1.1.2 模拟视频标1.1.3 准3

1.1.4 模拟视频设备1.1.5 7

1.2 数字视频8

1.2.1 数字视频信号8

1.2.2 数字视频标1.2.3 准9

1.2.4 为什么需要数字视频12

1.3 数字视频处理13

参考书目15

第2章 时变图像构成模型17

2.1 三维运动模型17

2.1.1 在笛卡尔坐标2.1.2 中的刚体运动18

2.1.3 在齐次坐标2.1.4 中的刚体运动22

2.1.5 变形体运动24

2.2 几何图像的构成25

2.2.1 透视投影25

2.2.2 正交投影27

2.3 光度学图像的构成28

2.3.1 朗伯(Lambertian)反射模式28

2.3.2 三维运动图像的光学效应29

2.5 练习30

2.4 观察噪声30

参考书目31

第3章 时空采样33

3.1 模拟和数字视频的采样33

3.1.1 模拟视频的采样结构33

3.1.2 数字视频的采样结构35

3.2 二维矩形采样36

3.2.1 二维付里叶变换关系37

3.2.2 采样信号的频谱39

3.3 二维周期采样40

3.3.1 采样的几何图形40

3.3.3 采样信号的频谱42

3.3.2 以矢量形式表示的二维付里叶变换关系式42

3.4 三维结构上的采样43

3.4.1 基于某个点阵的采样43

3.4.2 基于某个点阵的付里叶变换44

3.4.3 基于某个点阵的采样信号频谱46

3.4.4 其他的采样结构48

3.5 采样重构50

3.5.1 正交采样重构50

3.5.2 由某个点阵的采样值进行重构52

3.6 练习52

参考书目53

第4章 采样结构的转换54

4.1 一维信号采样速率的变化54

4.1.1 一维信号的插入55

4.1.2 一维信号的抽选58

4.1.3 由有理因子来改变采样速率60

4.2 采样点阵转换61

4.3 练习65

参考书目67

Ⅱ二维运动估算68

第5章 光流分析法68

5.1 二维运动与视在运动的比较68

5.1.1 二维运动68

5.1.2 对应场和光流场70

5.2 二维运动估算71

5.2.1 遮挡问题72

5.2.2 孔径问题73

5.2.3 二维运动场模型74

5.3 使用光流方程的方法75

5.3.1 光流方程75

5.3.2二阶微分法76

5.3.3块运动模型76

5.3.4Hom-Schunck法77

5.3.5梯度估算78

5.3.6自适应方法80

5.4 例子81

5.5 练习84

参考书目86

6.1.1 平移的块运动88

第6章 基于块的分析方法88

6.1 基于块运动模型88

6.1.2 一般的/变形的块运动89

6.2 相位相关法90

6.2.1 相位相关函数91

6.2.2 算法实现中的问题92

6.3 块匹配法93

6.3.1 匹配准则94

6.3.2 搜索过程95

6.4 分级运动估算97

6.5 通用的块运动估算98

6.5.2 变形的块匹配99

6.5.1 改进运动补偿的后处理99

6.6 例子101

6.7 练习104

参考书目104

第7章 像素递归法107

7.1 位移帧差107

7.2 基于梯度的优化109

7.2.1 最陡下降算法109

7.2.2 Newton-Raphson法110

7.2.3 局部与全局最小值比较110

7.3 基于最陡下降的算法110

7.3.1 Netravali-Robbions算法111

7.3.3 块运动模型的推广112

7.3.2 Walker-Rao算法112

7.4 基于Wiener估算的算法113

7.5 例子115

7.6 练习117

参考书目117

第8章 贝叶斯法119

8.1 优化法119

8.1.1 模拟退火119

8.1.2 迭代条件模式122

8.1.3 平均场致退火122

8.1.4 最高置信度优先123

8.2 MAP运动估算的基础123

8.2.2 先验模型124

8.2.1 似然模型124

8.3 MAP运动估算算法126

8.3.1 具有不连续模型的公式126

8.3.2 具有局部分离值舍弃的估算132

8.3.3 带有区域标注的估算133

8.4 例子134

8.5 练习134

参考书目136

Ⅲ三维运动估算和分割138

第9章 点对应法138

9.1 投影位移场的建模138

9.1.2 透视位移场模型139

9.1.1 正交位移场模型139

9.2 基于正交模型的方法140

9.2.1 取自两观察视图的两步迭代法141

9.2.2 改进的迭代法142

9.3 基于透视模型的方法143

9.3.1 偏振约束条件和必要参数143

9.3.2 必要参数的估算144

9.3.3 E矩阵的分解145

9.3.4 算法148

9.4 三维平面情况149

9.4.1 纯参数149

9.4.3 运动估算和结构参数150

9.4.2 纯参数估算150

9.5 例子151

9.5.1 数值模拟实验152

9.5.2 两帧 美国小姐 图像的试验156

9.6 练习156

参考书目158

第10章 光流法和直接法160

10.1 投影速度场模型160

10.1 .1 正交速度场模型161

10.1.2透视速度场模型161

10.1.3 透视速度及位移的模型比较162

10.2 发散中心163

10.3.2 仿射流164

10.3.1 解的唯一性164

10.3 使用光流的代数法164

10.3.3 二次流165

10.3.4 随机流165

10.4 使用光流的优化法167

10.5 直接法169

10.5.1 基于光流法的扩展169

10.5.2 Tsai-Huang法169

10.6 例子171

10.6.1 数值模拟171

10.6.2 两帧 美国小姐 图像的试验174

10.7 练习175

参考书目176

第11章 运动分割178

11.1 直接法179

11.1.1 变化检测的阈值179

11.1.2 使用映射参数的算法180

11.1.3 模型参数的估算182

11.2 光流分割182

11.2.1 改进的哈夫曼变换法183

11.2.2 分层视频表示的分割184

11.2.3 贝叶斯分割184

11.3 同时进行估算和分割187

11.3.1 运动场模型187

11.3.2 问题阐述187

11.3.3 算法189

11.3.4 与其他算法的关系190

11.4 例子191

11.5 练习191

参考书目194

第12章 立体系统和运动跟踪196

12.1 立体系统的运动和结构196

12.1.1 静止帧立体图像196

12.1.2 运动估算的三维特性匹配198

12.1.3 立体运动合成200

12.1.4 推广到多运动的情况202

12.4 运动跟踪204

12.2.1 基本原理204

12.2.2 二维运动跟踪206

12.2.3 三维刚体运动跟踪209

12.3 例子212

12.4 练习214

参考书目214

Ⅳ视频滤波219

第13章 运动补偿滤波219

13.1 时空付里叶频谱219

13.1.1 恒速的整体运动220

13.1.2 带加速度的整体运动222

13.2 亚奈奎斯特时空采样223

13.2.1 仅对时间方向采样223

13.2.2 在时空点阵上采样223

13.2.3 临界速率224

13.3 按运动转迹滤波227

13.3.1 任意运动轨迹227

13.3.2 恒速整体运动228

13.3.3 加速运动228

13.4 应用229

13.4.1 运动补偿噪声滤波230

13.4.2 运动补偿重构滤波230

13.5 练习231

参考书目233

第14章 噪声滤波234

14.1 帧内滤波234

14.1.1 LMMSE滤波235

14.1.2 自适应(局部)LMMSE滤波238

14.1.3 定向滤波239

14.1.4 中值及加权中值滤波241

14.2 运动自适应滤波241

14.2.1 直接滤波241

14.2.2 基于运动检测的滤波242

14.3 运动补偿滤波243

14.3.1 时空自适应LMMSE滤波244

14.3.2 自适应加权平均滤波器245

14.4 例子246

14.5 练习250

参考书目250

15.1.1 平移不变空间模糊253

第15章 图像复原253

15.1 建模253

15.1.2 平移变化空间模糊254

15.2 帧内平移不变复原255

15.2.1 伪逆滤波255

15.2.2 带约束的最小方差和维纳滤波257

15.3 帧内平移变化复原258

15.3.1 POCS方法概述259

15.3.2 利用POCS法来复原259

15.4 多帧复原261

15.4.1 互相关多帧滤波器262

15.5 例子263

15.4.2 运动补偿多帧滤波器263

15.6 练习264

参考书目268

第16章 标准变换270

16.1 下行变换271

16.1.1 带的反混淆滤波的下行变换272

16.1.2 无反混淆滤波的下行变换272

16.2 实际的上行变换方法273

16.2.1 帧内滤波275

16.2.2 运动自适应滤波279

16.3 运动补偿上行变换282

16.3.1 基本原理282

.16.3.2 整体运动补偿去隔行285

16.4 例子287

16.5 练习293

参考书目293

第17章 超分辨率295

17.1 建模295

17.1.1 连续-离散模型296

17.1.2 离散-离散模型298

17.1.3 问题的相互联系299

17.2 插入-恢复方法300

17.2.1 帧内法300

17.2.2 多帧法300

17.3一种频率域方法301

17.4 一种统一的POCS方法303

17.5 例子305

17.6 练习308

参考书目308

Ⅴ静态图像压缩311

第18章 无损压缩311

18.1 图像压缩基础311

18.1.1 图像压缩系统的组成311

18.1.2 信息论概念312

18.2 符号编码315

18.2.1 定长编码315

18.2.2 霍夫曼编码315

18.2.3 算术编码318

18.3 无损压缩法320

18.3.1 无损预测编码321

18.3.2 位平面的游程编码323

18.3.3 Ziv-Lempel编码324

18.4 练习325

参考书目326

第19章 差分脉码调制(DPCM)及变换编码328

19.1量化328

19.1.1 非均匀量化329

19.1.2 均匀量化329

19.2 差分脉码调制332

19.2.1 最优预测333

19.2.3 自适应量化334

19.2.2 预测误差的量化334

19.2.4 △调制335

19.3 变换编码337

19.3.1 离散余弦变换DCT338

19.3.2 量化/比特分配339

19.3.3 编码341

19.3.4 变换编码中的块虚像342

19.4 练习343

参考书目344

第20章 静态图像压缩标准346

20.1 二元图像压缩标准346

20.1.1 一维RLC347

20.1.2 二维RLC348

20.2 JPEG标准350

20.1.3 JBIG标准350

20.2.1 基本算法352

20.2.2 JPEG的累进模式355

20.2.3 JPEG的无损模式356

20.2.4 JPEG分级模式357

20.2.5 JPEG的实现358

20.3 练习358

参考书目358

21.1 矢量量化360

21.1.1 矢量量化器的结构360

第21 章 矢量量化、子带编码及其他方法360

21.1.2 VQ码书设计363

21.1.3 实用VQ的实现363

21.2 碎片压缩364

21.3 子带编码365

21.3.1 子带分解365

21.3.2 子带编码367

21.3.3 与变换编码的关系368

21.3.4 与小波变换编码的关系368

21.4 第二代编码方法369

21.5 练习370

参考书目370

第22章 帧间压缩方法373

Ⅵ视频压缩373

22.1 三维波形编码374

22.1.1 三维变换编码374

22.1.2 三维子带编码375

22.2 运动补偿波形编码376

22.2.1 MC变换编码377

22.2.2 MC矢量量化(MC-VQ)378

22.2.3 MC子带编码378

22.3 基于模型的编码379

22.3.1 基于物体的编码380

22.3.2 基于知识的编码和语义编码380

22.4 练习381

参考书目382

第23章 视频压缩标准385

23.1 H.261标准385

23.1.1 输入图像格式385

23.1.2 视频多路复用386

23.1.3 视频压缩算法387

23.2 MPEG-1标准391

23.2.1 特点391

23.2.2 输入视频格式392

23.2.3 数据结构与压缩模式393

23.2.4 帧内压缩模式393

23.2.5 帧间压缩模式395

23.2.6 MPEG-1编码器和解码器398

23.3.2 隔行视频的编码399

23.3 MPEG-2标23.4 准399

23.3.1 MPEG-2宏块399

23.3.3 可调节功能扩展范围402

23.3.4 其他改进点403

23.3.5 类和级的概述404

23.4 软件和硬件的实现404

参考书目405

第24章 基于模型的编码技术407

24.1 通用的基于物体的方法407

24.1.1 带有三维运动的二维/三维刚性物体407

24.1.2 带有二维运动中的二维弹性物体409

24.1.3 带有三角形网络的仿射变换411

24.2 基于知识的方法和语义方法412

24.2.1 通用原理413

24.2.2 MBASIC算法417

24.2.3 利用一种弹性的线条框架模型进行估算418

24.3 例子423

参考书目429

第25章 数字视频系统433

25.1 视频会议433

25.2 交互式视频和多媒体434

25.3 数字电视436

25.3.1 数字演播标准436

25.3.2 混合型高级电视系统437

25.3.3 全数字电视438

25.4 低比特率的视频与可视电话441

25.4.1 ITU建议H.263443

25.4.2 ISO MPEG-4要求443

参考书目444

附录A 马尔科(Markov)和Gibbs随机场447

A.1 定义447

A.1.1马尔科夫随机场(MRF)447

A.1.2 Gibbs随机场(GRF)447

A.2 MRF和GRF之间的等价关系449

A.3 局部条件概率450

参考书目451

B.1 阈值法452

附录B分割的基础知识452

B.1.1 寻找最佳阈值453

B.2 聚类法453

B.3 贝叶斯法455

B.3.1 MAP方法455

B.3.2 自适应MAP方法457

B.3.3 矢量场分割458

参考书目459

附录C 卡尔曼滤波460

C.1线性状态空间模型460

C.2 扩展卡尔曼滤波461

参考书目462

附录D 英汉专业词汇对照表463