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第1章　数字视频基础 1

1.1　人类视觉系统 1

1.1.1　人眼的构造 1

1.1.2 可见光谱与视觉 2

1.1.3　亮度、颜色与立体感觉 3

1.1.4　视觉特性 4

1.1.5　视觉系统模型 7

1.2　彩色模型 9

1.2.1　三基色原理与相加混色 9

1.2.2　彩色色度学模型 10

1.2.3 工业彩色模型 15

1.2.4 HIS模型 16

1.3　视频 17

1.3.1　视频表示 17

1.3.2　视频信息和信号的特点 18

1.3.3　模拟视频 18

1.3.4　数字视频 23

1.4　多维随机信号分析 25

1.4.1　多维信号与系统 25

1.4.2　二维离散傅里叶变换 26

1.4.3　随机图像 27

1.4.4 平稳随机图像通过线性移不变系统 29

1.5　视频信号数字化 30

1.5.1　模拟视频数字化模型 30

1.5.2　视频信号取样 31

1.5.3　图像量化 34

1.6　数字视频质量评价 40

1.6.1　视频图像主观评价 40

1.6.2　视频图像客观评价 40

1.7　视频模型 41

1.7.1　照明模型 41

1.7.2　摄像机模型 42

1.7.3　物体模型 45

习题 46

参考文献 46

2.1.1　几个基本概念 48

2.1　概述 48

第2章　二维运动估计 48

2.1.2　二维运动估计 50

2.1.3　二维运动模型及估计方法 52

2.2　基于光流的运动估计 53

2.2.1 光流方程 53

2.2.2　多点邻域约束 54

2.2.3　运动平滑约束 54

2.2.4　有向平滑约束 56

2.3　基于像素的运动估计 56

2.3.1　位移帧差 56

2.3.2　多点邻域约束 57

2.3.3　像素递归法 57

2.3.4　基于贝叶斯准则的方法 59

2.4　基于块的运动估计 60

2.4.1　概述 60

2.4.2　相位相关法 61

2.4.3　块匹配法 62

2.4.4　降低计算复杂度的方法 64

2.4.5　可变形块匹配法 68

2.5　基于网格的运动估计 71

2.5.1　概述 71

2.5.2　基于网格的运动估计方法 72

2.6.2　区域分割与运动估计 74

2.6.1　概述 74

2.6　基于区域的运动估计 74

2.7　全局运动估计 76

2.7.1 概述 76

2.7.2　直接估计法 76

2.7.3　间接估计法 76

2.8　多分辨率运动估计 77

2.8.1　概述 77

2.8.2　分层块匹配法 78

习题 79

参考文献 79

3.2　基于特征对应的运动估计 81

3.2.1 概述 81

第3章　三维运动估计 81

3.1　概述 81

3.2.2　最小二乘估计 82

3.2.3　正交投影下的运动估计 82

3.2.4　透视投影下的运动估计 84

3.2.5　平面模型下的运动估计 87

3.3　基于光流的运动估计 89

3.3.1　概述 89

3.3.2　正交投影下的运动估计 90

3.3.3　透视投影下的运动估计 91

3.4　直接运动估计 92

3.4.1　概述 92

3.3.4　平面模型 92

3.4.2　平面模型 93

3.5　运动目标分割 94

3.5.1　概述 94

3.5.2　直接分割法 94

3.5.3　基于光流的分割法 96

3.5.4　同时进行运动分割和运动估计的方法 99

3.6　运动目标跟踪 101

3.6.1　概述 101

3.6.2　Kalman滤波器 102

3.6.3　二维运动跟踪 103

3.6.4　三维运动跟踪 106

习题 108

参考文献 108

4.1　概述 110

第4章　视频编码基础 110

4.2　视频编码的理论基础 111

4.2.1　无失真编码理论基础 111

4.2.2　有损编码理论基础 114

4.2.3　视频压缩的途径 115

4.3　离散信源的无失真编码 116

4.3.1　霍夫曼编码 117

4.3.2　算术编码 118

4.3.3　游程编码 119

4.4　视频编码系统的组成 120

习题 121

参考文献 122

第5章　数字视频编码 123

5.1　预测编码 123

5.1.1　预测编码原理 123

5.1.2 帧内编码 125

5.1.3 帧间编码 125

5.2　变换编码 127

5.2.1　变换编码原理 127

5.2.2　离散余弦变换编码 127

5.2.3　小波变换编码 130

5.3　基于内容的视频编码 140

5.3.1　分形编码 140

5.3.2　纹理编码 142

5.3.3　二维形状编码 143

5.3.4　基于区域的视频编码 146

5.3.5　基于对象的视频编码 146

5.3.6　基于知识和语义的视频编码 147

5.4　分级视频编码 148

习题 150

参考文献 150

第6章　数字视频编码标准 152

6.1　概述 152

6.1.1　视频图像编码的国际标准 152

6.1.2　视频编码标准化组织 153

6.2.1 JPEG简介 154

6.2 JPEG与JPEG 2000 154

6.2.2 JPEG 2000 159

6.3 H.26X 163

6.3.1 H.261 163

6.3.2 H.263 166

6.3.3 H.264 170

6.4 MPEG 175

6.4.1 MPEG-1 175

6.4.2 MPEG-2 178

6.4.3 MPEG-4 184

习题 195

参考文献 195

7.1　立体视觉 197

7.1.1　单眼立体信息 197

第7章　三维视频处理 197

7.1.2　双眼立体信息 198

7.2　立体成像原理 200

7.2.1　平行摄像机配置 201

7.2.2　会聚摄像机配置 202

7.3　视差估计 203

7.3.1　视差场分析 203

7.3.2　视差估计方法 204

7.3.3　视差估计的快速算法 209

7.3.4　视差估计残差图像的编码 211

7.4　三维变换编码 214

7.5　基于对象的三维编码 217

7.7.1　借助辅助工具的立体显示技术 218

7.6　基于模型的三维编码 218

7.7　立体视频显示技术 218

7.7.2 自由立体显示技术 220

7.7.3　真三维立体显示技术 221

习题 222

参考文献 222

第8章　数字视频水印 224

8.1　信息隐藏概述 224

8.1.1　信息隐藏定义 224

8.1.2　信息隐藏原理 224

8.1.3　信息隐藏系统组成 224

8.1.6　信息隐藏应用 225

8.1.5　信息隐藏系统特性 225

8.1.4　信息隐藏分类 225

8.2　数字水印原理 226

8.2.1　研究背景 226

8.2.2　数字水印与信息隐藏 226

8.2.3　数字水印系统组成 227

8.2.4　数字水印系统特性 227

8.2.5　数字水印技术分类 228

8.2.6　水印信号的生成 229

8.3　视频水印概述 230

8.3.1　视频水印的定义 230

8.3.2　视频水印的特点 230

8.3.3　视频水印的模型 230

8.3.4　视频水印的分类 231

8.3.5　视频水印的主要应用领域 232

8.4　视频水印关键技术 232

8.4.1　视频水印生成 232

8.4.2　视频水印嵌入 233

8.4.3　视频水印检测与提取 233

8.4.4　视频水印攻击 235

8.5　视频水印算法 236

8.5.1　概述 236

8.5.2　原始视频水印 236

8.5.3　压缩域视频水印 240

习题 243

参考文献 243