MATLAB圖像：視頻處理應用及實例

第1章　MATLAB 7概述 1
1.1　MATLAB 7簡介 1
1.1.1　MATLAB 7的新特點 1
1.1.2　MATLAB 7的用戶界面 2
1.1.3　MATLAB 7的幫助系統(tǒng) 4
1.1.4　使用聯(lián)機演示功能 7
1.2　MATLAB數(shù)據(jù)類型 8
1.3　MATLAB操作基礎(chǔ) 9
1.3.1　命令和語句的輸入 9
1.3.2　矩陣的輸入 10
1.3.3　語句與變量 10
1.3.4　矩陣的基本操作 11
1.3.5　數(shù)學運算與函數(shù) 13
1.4　MATLAB腳本文件和函數(shù)文件 13
1.5　MATLAB程序設計基礎(chǔ) 14
1.5.1　M文件的創(chuàng)建與編輯 14
1.5.2　數(shù)據(jù)的輸入/輸出 15
1.5.3　程序流程控制 15
1.5.4　MATLAB程序調(diào)試 17
1.5.5　MATLAB程序剖析 18
1.6　提高MATLAB程序運行效率 19
1.6.1　數(shù)組預分配 19
1.6.2　循環(huán)向量化 21
1.6.3　簡單函數(shù)內(nèi)聯(lián)化 21
第2章　MATLAB圖像處理基礎(chǔ) 23
2.1　數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 23
2.1.1　物理圖像的數(shù)字化 23
2.1.2　數(shù)字圖像的表示 24
2.1.3　數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容 24
2.2　MATLAB工具箱簡介 25
2.2.1　圖像處理工具箱 25
2.2.2　圖像捕獲工具箱 29
2.3　MATLAB中圖像的數(shù)據(jù)類型 30
2.4　MATLAB中的圖像類型 31
2.5　圖像文件的讀/寫和顯示 33
2.6　顏色空間 35
2.6.1　幾種顏色模型 35
2.6.2　顏色空間的轉(zhuǎn)換 36
2.7　數(shù)字圖像的塊處理 38
2.7.1　顯式塊操作 38
2.7.2　滑塊鄰域操作 40
2.8　圖像質(zhì)量的客觀評價 42
2.8.1　峰值信噪比 42
2.8.2　測試圖像和視頻測試序列 46
第3章　圖像的運算 47
3.1　圖像的代數(shù)運算 47
3.1.1　絕對值差函數(shù)imabsdiff( ) 47
3.1.2　圖像的疊加函數(shù)imadd( ) 48
3.1.3　圖像求補函數(shù)imcomplement( ) 49
3.1.4　圖像的除法運算imdivide( ) 49
3.1.5　線性組合函數(shù)imlincomb( ) 50
3.2　幾何操作 51
3.2.1　圖像的縮放 51
3.2.2　圖像的旋轉(zhuǎn) 53
3.2.3　圖像的剪切 54
3.2.4　圖像的二維空間變換 55
第4章　MATLAB視頻處理基礎(chǔ) 57
4.1　MATLAB圖像處理工具箱中對視頻處理的支持 57
4.1.1　常見的數(shù)字視頻文件格式及其特點 57
4.1.2　MATLAB 7.1圖像處理工具箱中的視頻操作 57
4.2　其他的視頻文件讀/寫操作函數(shù) 60
4.2.1　MPEG壓縮的AVI文件讀/寫 60
4.2.2　VideoIO工具箱 61
4.2.3　交互式MATLAB Movie播放器 62
4.3　從靜止圖像向AVI視頻文件的轉(zhuǎn)換 63
4.3.1　BMP向AVI視頻文件的轉(zhuǎn)換 63
4.3.2　提取AVI視頻文件的幀 64
4.4　YUV向MATLAB Movie文件的轉(zhuǎn)換 65
4.4.1　YUV文件類型介紹 65
4.4.2　YUV文件的轉(zhuǎn)換 66
4.5　VFW視頻捕獲 67
4.5.1　Video for Windows簡介 67
4.5.2　視頻捕獲實例 67
第5章　圖像的正交變換 71
5.1　傅里葉變換 71
5.1.1　連續(xù)函數(shù)的傅里葉變換 71
5.1.2　離散函數(shù)的傅里葉變換 72
5.1.3　傅里葉變換的物理意義 74
5.1.4　圖像傅里葉變換的MATLAB實現(xiàn) 74
5.1.5　二維離散傅里葉變換的若干性質(zhì) 76
5.2　離散余弦變換 77
5.2.1　一維離散余弦變換 78
5.2.2　二維離散余弦變換 78
5.2.3　離散余弦變換的MATLAB實現(xiàn) 79
5.2.4　DCT的應用 80
5.3　離散小波變換DWT 83
5.4　Hough變換 85
5.4.1　Hough變換原理 85
5.4.2　基于Hough變換的簡單形狀檢測 86
5.5　Radon變換 89
5.5.1　Radon變換原理 89
5.5.2　用Radon變換檢測直線 89
第6章　圖像增強 92
6.1　空間域圖像增強 92
6.1.1　直接灰度變換 92
6.1.2　灰度級線性變換增強 94
6.1.3　直方圖均衡化 96
6.1.4　直方圖規(guī)定化 97
6.2　空域濾波增強 99
6.2.1　空域濾波原理及分類 99
6.2.2　平滑濾波器 99
6.2.3　銳化濾波器 103
6.3　頻域增強 105
6.3.1　低通濾波 105
6.3.2　高通濾波 108
6.3.3　同態(tài)濾波 112
6.4　彩色增強 113
第7章　圖像的壓縮編碼 118
7.1　概述 118
7.2　JPEG靜止圖像壓縮的基本原理 118
7.3　JPEG編碼的關(guān)鍵技術(shù) 120
7.3.1　變換編碼 120
7.3.2　量化 124
7.3.3　熵編碼 125
7.3.4　JPEG壓縮 133
7.4　JPEG 2000 134
7.5　基于DCT的圖像水印實例 134
第8章　形態(tài)學圖像處理 137
8.1　集合論中的基本概念 137
8.2　數(shù)學形態(tài)學基本運算 138
8.2.1　膨脹 138
8.2.2　腐蝕 139
8.2.3　開操作 141
8.2.4　閉操作 141
8.3　擊中/擊不中變換 142
8.4　形態(tài)學圖像處理應用 143
8.4.1　邊緣提取 143
8.4.2　區(qū)域填充 145
8.4.3　細化與骨架提取 147
8.5　灰度圖像形態(tài)學 147
8.5.1　膨脹和腐蝕 148
8.5.2　開運算和閉運算 149
8.5.3　基于多尺度形態(tài)學梯度的邊緣檢測 149
8.6　數(shù)學形態(tài)學的應用實例 151
第9章　圖像分割 153
9.1　圖像分割概述 153
9.2　閾值分割法 153
9.2.1　全局閾值法 154
9.2.2　局部閾值法 155
9.3　區(qū)域分割法 156
9.3.1　區(qū)域生長法 157
9.3.2　分裂合并法 159
9.4　分水嶺分割法 162
第10章　圖像的特征提取與分析 168
10.1　概述 168
10.2　紋理特征提取 168
10.2.1　直方圖統(tǒng)計特征 169
10.2.2　圖像的自相關(guān)函數(shù) 170
10.2.3　灰度共生矩陣 171
10.3　顏色特征提取 173
10.4　形狀特征提取 174
10.4.1　區(qū)域內(nèi)部的統(tǒng)計特征 175
10.4.2　基于邊界的形狀特征 178
10.5　結(jié)構(gòu)特征提取 182
第11章　光流場計算與基于塊的運動估計 185
11.1　光流場基礎(chǔ) 185
11.1.1　光流和光流場的概念 185
11.1.2　光流場計算基本原理 185
11.2　光流場計算 186
11.2.1　Horn-Schunck算法 186
11.2.2　Horn-Schunck算法的MATLAB實現(xiàn)的基礎(chǔ)函數(shù)介紹 187
11.2.3　Lucas-Kanade算法 191
11.2.4　Lucas-Kanade算法編程實現(xiàn) 192
11.3　基于塊的運動估計基礎(chǔ) 198
11.3.1　塊運動估計原理 198
11.3.2　塊運動估計技術(shù)指標 198
11.3.3　塊運動估計基礎(chǔ)函數(shù)介紹 200
11.4　幾種常見的基于塊運動估計算法 202
11.4.1　全搜索算法 202
11.4.2　三步搜索算法 205
11.4.3　四步搜索算法 208
11.4.4　菱形搜索算法 212
11.4.5　不同塊運動估計算法的比較及分析 222
11.5　光流場計算與基于塊的運動估計比較 228
第12章　視頻壓縮編碼 229
12.1　視頻編碼標準基礎(chǔ) 229
12.1.1　MPEG系列標準 229
12.1.2　H.26x系列標準 230
12.2　MPEG-2編碼器的原理 230
12.2.1　MPEG-2編碼模型 230
12.2.2　MPEG-2視頻壓縮層碼流結(jié)構(gòu) 231
12.3　基于MATLAB的MPEG-2編/解碼器實現(xiàn) 233
12.3.1　基礎(chǔ)函數(shù)實現(xiàn) 233
12.3.2　MPEG-2編碼器實現(xiàn) 238
12.3.3　MPEG-2解碼器實現(xiàn) 246
12.3.4　結(jié)果顯示等輔助函數(shù)實現(xiàn) 248
12.4　壓縮域視頻信號處理 253
12.4.1　運動矢量致密化和準確化 253
12.4.2　DC系數(shù)獲得及重建 257
第13章　數(shù)字視頻水印實例 262
13.1　視頻水印技術(shù)基礎(chǔ) 262
13.1.1　視頻水印的分類 262
13.1.2　視頻水印主要應用領(lǐng)域 262
13.1.3　視頻水印的特殊要求 263
13.2　視頻水印的嵌入 264
13.2.1　水印算法原理框圖 264
13.2.2　水印嵌入過程 264
13.3　視頻水印的提取 270
13.3.1　水印提取過程 270
13.3.2　幾種常見攻擊下的水印性能測試結(jié)果 272
參考文獻 274