数字图像与视频处理（省部级获奖教材）

配套资源：电子教案
获奖情况：“十三五”江苏省高等学校重点教材
本书特色：
★ 取材先进，内容新颖，充分吸收了相关领域的新技术、新标准和新成果。
★ 注重理论与实际应用相结合，列举了大量具有实际应用价值的MATLAB编程实例，有利于培养学生解决实际问题的能力。

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本书深入浅出地介绍了数字图像与视频处理的基本概念、基本原理、关键技术和典型应用。全书共11章，主要包括图像与视频处理基础、图像增强、形态学图像处理、图像分割、数字图像与视频压缩编码原理及相关标准、图像和视频文件格式、数字水印技术、图像与视频的质量评价、基于内容的图像和视频检索、图像识别等内容。每章都附有小结与习题，以指导读者加深对本书主要内容的理解。
本书注重选材，内容丰富，条理清晰，通俗易懂，重点突出。在强调基本概念、基本原理的同时，注重理论与实际应用相结合，介绍了相关领域的新研究成果及发展新动向。
本书可作为高等院校电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、计算机应用、广播电视工程等专业的高年级本科生或研究生的教材或教学参考书，也可供相关专业的工程技术人员和技术管理人员阅读。

前言第1章图像与视频处理基础
1.1光的特性与光源
1.1.1光的特性
1.1.2光通量和发光强度
1.1.3照度和亮度
1.2彩色三要素与三基色原理
1.2.1光的颜色与彩色三要素
1.2.2三基色原理及应用
1.2.3几种典型的颜色空间模型及转换关系
1.3人眼的视觉特性
1.3.1视觉光谱光视效率曲线
1.3.2人眼的亮度感觉特性
1.3.3人眼的分辨力与视觉惰性
1.4图像信号的数字化
1.5彩色模拟电视制式
1.5.1NTSC制
1.5.2PAL制
1.5.3SECAM制
1.6视频信号的数字化
1.6.1ITUR BT.601建议
1.6.2ITUR BT.709建议
1.6.3ITUR BT.2020建议
1.6.4我国数字电视节目制作及交换用视频参数
1.7MATLAB在数字图像与视频处理中的应用
1.7.1MATLAB简介
1.7.2MATLAB中图像与视频文件的基本操作
1.7.3MATLAB编程实例
1.8小结
1.9习题第2章图像增强
2.1引言
2.2图像的灰度变换
2.2.1灰度的线性变换
2.2.2灰度的非线性变换
2.2.3直方图修正
2.2.4直方图规定化
2.3图像平滑与去噪
2.3.1模板操作和卷积运算
2.3.2邻域平均法
2.3.3中值滤波
2.3.4基于非局部相似性的图像去噪
2.3.5频率域低通滤波
2.3.6基于稀疏表示的图像去噪
2.4图像锐化
2.4.1梯度运算(算子)
2.4.2索贝尔(Sobel)算子
2.4.3拉普拉斯(Laplacian)算子
2.4.4频率域高通滤波
2.5图像的同态滤波
2.6基于Retinex理论的图像增强
2.7彩色增强
2.7.1伪彩色增强
2.7.2假彩色增强
2.8MATLAB编程实例
2.9小结
2.10习题第3章形态学图像处理
3.1引言
3.1.1数学形态学的发展简史和基本思想
3.1.2集合论基础
3.1.3数学形态学中的几个基本概念
3.2二值形态学基本运算
3.2.1腐蚀
3.2.2膨胀
3.2.3腐蚀运算与膨胀运算的对偶性
3.2.4开运算
3.2.5闭运算
3.3二值图像的形态学处理
3.3.1边缘提取
3.3.2区域填充
3.3.3骨架抽取
3.3.4细化
3.3.5粗化
3.3.6形态滤波
3.4灰度形态学基本运算
3.4.1灰度腐蚀
3.4.2灰度膨胀
3.4.3灰度开运算与闭运算
3.5灰度图像的形态学处理
3.5.1形态学梯度
3.5.2形态学平滑滤波
3.5.3高帽变换
3.6MATLAB编程实例
3.6.1MATLAB中形态学基本运算函数
3.6.2编程实例
3.7小结
3.8习题数字图像与视频处理目录第4章图像分割
4.1图像分割的概念及分类
4.1.1图像分割的概念
4.1.2图像分割的依据和方法分类
4.2基于灰度阈值化的图像分割
4.2.1阈值化分割的原理
4.2.2全局阈值化分割法
4.2.3局部阈值化分割法
4.3基于边缘检测的图像分割
4.3.1边缘检测的基本原理和步骤
4.3.2梯度算子
4.3.3拉普拉斯算子和LoG算子
4.3.4Canny算子
4.3.5边缘跟踪
4.4基于区域的图像分割
4.4.1区域生长法
4.4.2区域分裂与合并法
4.5基于主动轮廓模型的图像分割
4.5.1参数主动轮廓模型
4.5.2几何主动轮廓模型
4.6MATLAB编程实例
4.7小结
4.8习题第5章数字图像与视频压缩编码原理
5.1数字图像与视频压缩编码概述
5.1.1数字图像与视频压缩的必要性和可能性
5.1.2数字图像与视频压缩编码的主要方法及其分类
5.2熵编码
5.2.1图像的信源熵
5.2.2游程编码
5.2.3哈夫曼编码
5.2.4算术编码
5.3预测编码
5.3.1图像差值信号的统计特性
5.3.2帧内预测编码
5.3.3帧间预测编码
5.4变换编码
5.4.1图像的频率域统计特性
5.4.2变换编码的基本原理
5.4.3正交变换基的选择
5.4.4基于DCT的图像编码
5.5MATLAB编程实例
5.6小结
5.7习题第6章数字图像与视频压缩编码标准
6.1静止图像编码标准
6.1.1JPEG标准概述
6.1.2JPEG基本编码系统
6.1.3基于DCT的渐进编码
6.1.4分级编码
6.1.5JPEG2000标准概述
6.1.6JPEG2000标准的基本框架
6.1.7JPEG2000的主要特点
6.2数字视频编码标准概述
6.2.1H.26x系列标准
6.2.2MPEGx系列标准
6.2.3AVS和AVS 标准
6.3H.264/AVC视频编码标准
6.3.1H.264/AVC视频编码器的分层结构
6.3.2H.264/AVC中的预测编码
6.3.3整数变换与量化
6.3.4基于上下文的自适应熵编码
6.3.5H.264/AVC中的SI/SP帧
6.3.6H.264/AVC的其余特征
6.3.7H.264/AVC的类和FRExt增加的关键算法
6.4H.265/HEVC视频编码标准
6.4.1H.265/HEVC视频编码原理
6.4.2基于四叉树结构的编码单元划分
6.4.3帧内预测
6.4.4帧间预测
6.4.5变换与量化
6.4.6环路滤波
6.4.7上下文自适应的熵编码
6.4.8并行化处理
6.4.9HEVC的语法和语义
6.4.10HEVC的类、级和层
6.5AVS与AVS 视频编码标准
6.5.1AVS1P2
6.5.2AVS1P2与H.264的比较
6.5.3AVS 标准
6.6MATLAB编程实例
6.7小结
6.8习题第7章图像和视频文件格式
7.1资源交换文件格式
7.2数字图像文件格式
7.2.1位图和调色板的概念
7.2.2图像文件的一般结构
7.2.3BMP文件格式
7.2.4GIF文件格式
7.2.5JPEG文件交换格式
7.2.6其他图像文件格式
7.3常见的动画文件格式
7.3.1FLI/FLC文件格式
7.3.2SWF文件格式
7.4数字视频文件格式
7.4.1AVI文件格式
7.4.2MPEG/MPG/DAT/DivX/
XviD
7.5流媒体文件格式
7.5.1RealMedia文件格式
7.5.2ASF文件格式
7.5.3QuickTime(MOV)文件格式
7.5.4FLV文件格式
7.5.5其他流媒体文件格式

前言
当前，以数字图像与视频处理技术为核心的网络视频、智能视频分析、图像识别等领域正在积极创新，为产业结构的调整和升级带来新的机会。国内许多高校的电子信息类、数字媒体、教育技术等专业纷纷开设数字图像与视频处理相关课程，以满足社会对相关专业人才的需求。尽管国内外出版的《数字图像处理》相关教材不少，但缺少将数字图像处理技术与数字视频处理技术有机地整合在一起的教材。近年来，作者一直关注着数字图像与视频处理技术的发展，并致力于该领域的教学与研究工作，深感出版一本《数字图像与视频处理》教材实有必要。
编写本教材的指导思想是：将图像与视频信息的处理技术有机地整合在一起，揭示其内在的关联，以便让学生在有限的学时内掌握更系统、更全面的知识。本书的特色主要体现在以下几方面。
（1）取材先进，内容新颖。本书充分吸收了相关领域的新技术、新标准和新成果。例如，在第1.6节视频信号的数字化中，介绍了针对4K与8K超高清显示的国际标准ITUR BT2020；在第2.3节，介绍了基于稀疏表示的图像去噪技术；在第2.6节，介绍了基于Retinex理论的图像增强技术；在第4.5节，介绍了基于主动轮廓模型的图像分割新方法；在第6章，介绍了H-265/HEVC、AVS 视频编码标准；在第8章，介绍了数字图像与视频水印技术；在第9章，介绍了图像和视频质量的评价方法；在第10章，介绍了基于内容的图像和视频检索；在第11章，介绍了图像识别。
（2）结构合理，条理清晰。本书突出定性分析和系统原理框图流程分析，科学系统地归纳本学科知识点的相互联系与发展规律，符合认知规律和教学规律，富有启发性，适合教学与自学，有利于激发学生的学习兴趣及创新能力培养。
（3）重点突出，注重实用。本书以掌握基本原理、强化应用为重点，在强调基本概念、基本原理的同时，注重理论与实际应用相结合，列举了大量具有实际应用价值的MATLAB编程实例，使学生能较快地掌握图像与视频处理的基本理论、方法、实用技术及一些典型应用，学以致用，有利于培养学生解决实际问题的能力。
本书共11章，比较系统地介绍了数字图像与视频处理的基本概念、基本原理、关键技术和典型应用，知识体系完整，结构合理，各章内容既相互独立，又兼顾其内在关联及系统性。在对不同专业或不同层次的教学进行安排时，教师可根据学生已有的知识基础和专业方向等情况，有针对地选择其中的部分内容。对于不作为重点的教学内容，如果学生感兴趣，也可以自学。
本书的编写得到江苏省重点研发计划（BE2016775）以及“十三五”江苏省高等学校重点教材立项建设项目资助。在编写过程中，作者参考和引用了一些学者的研究成果、著作和论文，具体出处见参考文献。在此，作者向这些文献的著作者表示敬意和感谢！
本书的第9章由崔子冠老师编写，第11章及第2.3.4节、第2.3.6节、第2.6节、第4.5节由唐贵进老师编写，其余内容由卢官明编写，全书由卢官明统审、定稿。鉴于作者水平所限，加之相关技术发展迅速，书中难免存在不妥之处，敬请同行专家和广大读者批评指正，提出宝贵意见和建议。