小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用

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出版者:测绘
作者:本社
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价格:20.00元
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isbn号码:9787503009808
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  • 小波变换
  • 遥感影像
  • 图像压缩
  • 信号处理
  • 数学物理
  • 信息处理
  • 模式识别
  • 数据压缩
  • 地球科学
  • 应用数学
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具体描述

《图像压缩技术原理与实践》 本书旨在为读者深入浅出地剖析图像压缩领域的核心理论与前沿技术,并结合实际应用案例,引导读者掌握高效的图像压缩策略。内容涵盖了图像压缩的起源、发展历程,以及各种主流压缩算法的数学原理、算法流程和优缺点分析。 第一章:图像压缩基础 本章将从最基础的概念入手,探讨图像数据的特性及其冗余性。我们将详细介绍: 数字图像的表示: 像素、颜色空间(RGB、灰度、YUV等)及其对压缩的影响。 信息论基础: 信息熵、信源编码的理论极限,为理解无损压缩和有损压缩的原理奠定基础。 图像冗余的类型: 空间冗余: 相邻像素值的高度相关性。 心理冗余: 人眼对某些图像信息的感知不敏感性。 编码冗余: 数据表示效率低下。 图像压缩的分类: 无损压缩(Lossless Compression)与有损压缩(Lossy Compression)的定义、区别、适用场景及性能评估指标(如压缩比、失真度、主观视觉效果)。 第二章:无损图像压缩算法 本章将聚焦于那些能够完美恢复原始图像的无损压缩技术。我们将深入讲解: 行程长度编码 (RLE): 识别并编码连续重复的像素值,适用于具有大面积同色区域的图像。 预测编码 (Predictive Coding): 利用像素间的空间相关性,预测当前像素值,并只编码预测误差。 差分脉冲编码调制 (DPCM): 详细解析其预测器设计和量化过程。 自适应差分脉冲编码调制 (ADPCM): 介绍如何根据图像局部特性自适应调整预测器。 字典编码 (Dictionary Coding): LZ77/LZ78 系列: 讲解其滑动窗口或字典匹配机制,如何通过匹配已有数据串来替换重复出现的数据。 LZW 算法: 阐述其动态构建字典的原理,以及在 GIF 等格式中的应用。 熵编码 (Entropy Coding): 霍夫曼编码 (Huffman Coding): 讲解其构建最优前缀码树的算法,实现基于概率的变长编码。 算术编码 (Arithmetic Coding): 介绍其将整个消息映射到一个小数的编码方式,能更有效地逼近信息熵。 无损 JPEG (JPEG-LS): 分析其基于预测和上下文的自适应模型,实现高效的无损压缩。 第三章:有损图像压缩算法 本章将深入探讨能够实现更高压缩比,但会引入一定信息损失的有损压缩技术。我们将重点分析: 变换编码 (Transform Coding): 离散余弦变换 (DCT): 详细讲解其将图像空间域信息映射到频率域的原理,能量集中的特性。 2D-DCT 及其性质: 分析其在图像压缩中的核心作用。 DCT 系数的量化: 介绍如何根据人眼对不同频率分量的敏感度,对 DCT 系数进行非均匀量化,实现有损压缩的关键步骤。 离散小波变换 (DWT): (此处不详述,以避免与您提供的书名重叠) 量化 (Quantization): 标量量化: 均匀量化、非均匀量化。 矢量量化 (Vector Quantization): 介绍如何将一组像素作为向量进行量化,实现更高的压缩效率。 预测和编码: JPEG 标准: 分块、DCT、量化、Zig-zag 扫描、行程长度编码 (RLE) 和霍夫曼编码的组合流程。 量化表的作用与设计。 DC 系数和 AC 系数的编码差异。 运动补偿 (Motion Compensation) - 针对视频,简要提及在静态图像中的相关概念: 虽主要用于视频,但其基于预测的思想与静态图像压缩中的预测编码有共通之处。 感知编码 (Perceptual Coding): 强调根据人类视觉系统的特性进行编码,最大程度地减少人眼可察觉的失真。 第四章:现代图像压缩标准与技术 本章将回顾并分析当前主流的图像压缩标准,以及一些新兴的研究方向。 JPEG2000: 基于小波变换的原理: (此处不详述) 渐进式传输: 图像可以由低分辨率逐渐过渡到高分辨率。 感兴趣区域 (ROI) 编码: 允许用户指定关注的区域,并为其提供更高的质量。 无损与有损压缩的统一支持。 WebP: 探讨其在网络图像传输中的优势,包括更优的压缩率和支持透明度、动画等功能。 HEVC/AV1 等视频编码标准中的图像压缩技术: 简要介绍其在帧内编码中采用的先进预测和变换技术。 深度学习在图像压缩中的应用: 端到端可训练的神经网络压缩模型。 利用生成对抗网络 (GAN) 等技术提升压缩质量。 基于深度学习的特征提取和编码。 第五章:图像压缩的应用实践 本章将通过具体案例,展示图像压缩技术在不同领域的实际应用。 数码相机与移动设备: JPEG、HEIF 等格式的广泛使用。 互联网与 Web 应用: WebP、JPEGXL 等格式在网页加载速度和带宽优化中的作用。 医学影像: 对压缩比和图像精度的权衡,无损压缩的重要性。 遥感影像: (此处不详述) 图形设计与出版: TIFF、PNG 等格式的应用。 数字图书馆与档案: 长期存储的图像格式选择与压缩策略。 第六章:图像压缩的性能评估与优化 本章将提供一套系统性的方法来评估和优化图像压缩算法的性能。 客观评价指标: 峰值信噪比 (PSNR)。 结构相似性指数 (SSIM)。 多尺度结构相似性指数 (MS-SSIM)。 比特率失真优化 (BD-Rate)。 主观评价方法: MUSH (Mean Opinion Score)。 成对比较法。 压缩算法的参数调优: 量化表的选择与自定义。 编码预设的选择。 特定场景下的压缩策略选择: 如何根据图像内容、应用需求和硬件限制来选择最合适的压缩方法。 本书内容力求严谨,逻辑清晰,理论与实践并重,旨在帮助读者建立扎实的图像压缩知识体系,并能将所学知识应用于实际问题解决中。

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我是一名正在学习计算机视觉技术的学生,一直对图像压缩技术非常感兴趣。《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》这本书,可以说是我目前为止接触到的关于小波变换最全面、最深入的书籍之一。从一个初学者的角度,我最先被吸引的是本书的“应用”部分,即它如何将抽象的数学理论应用到实际的遥感影像压缩中。但当我深入阅读后,才发现书中对于理论部分的讲解也同样精彩。作者从最基础的数学概念出发,例如线性代数、微积分,然后循序渐进地引入了小波变换的核心思想。我尤其欣赏书中对于“多分辨率分析”的阐述,它帮助我理解了小波变换如何能够同时捕捉到信号的粗略信息和细节信息。对于像我这样的初学者,理解“尺度函数”和“小波函数”的生成过程以及它们在信号分解和重构中的作用,是至关重要的。书中通过形象的比喻和清晰的图示,将这些复杂的概念变得易于理解。随后,当本书将理论应用到遥感影像压缩时,我才真正体会到小波变换的强大。书中详细介绍了如何利用小波变换将遥感影像分解成不同频率和方向的子带,然后对这些子带中的小波系数进行处理。我学到了如何利用小波变换的稀疏性来去除冗余信息,并通过量化和编码来减小数据量。书中对几种主流的小波压缩算法,如EZW和SPIHT,都进行了详细的算法流程解析,让我能够理解这些算法是如何巧妙地利用小波系数的统计特性来实现高效压缩的。整本书的逻辑结构非常清晰,从理论到应用,层层递进,使得读者能够逐步建立起对小波变换在遥感影像压缩中作用的全面认识。

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拿到《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》这本书,我第一时间就被它极具专业性的封面吸引了。作为一名正在攻读遥感信息处理方向的博士生,我对小波变换在影像压缩领域的应用一直有着浓厚的兴趣,而这本书恰恰填补了我对于这一主题深入研究的知识空白。阅读过程中,我发现本书在理论部分的讲解丝毫不含糊,它从最基础的数学原理出发,逐步构建起对小波变换的深刻理解。从离散傅里叶变换的“全局性”局限,到小波变换的“局部化”特性,再到多分辨率分析的思想,作者层层递进,逻辑清晰。我尤其喜欢书中对各种小波族(如Meyer小波、Symlets小波等)的详细介绍,包括它们的构造公式、支撑长度、消失矩等关键参数,以及这些参数如何影响小波在图像去噪和特征提取中的表现。这些细节对于选择最适合特定遥感影像类型的小波基至关重要。在应用部分,书中对小波变换在遥感影像压缩中的具体算法进行了详尽的阐述。从二维离散小波变换(DWT)的实现,到基于小波的编码技术(如EZW、SPIHT等),再到针对遥感影像特性的优化策略,内容覆盖全面。我特别关注了书中对不同压缩标准的比较,例如JPEG2000的原理及其与传统JPEG的区别,以及小波变换在其中的核心作用。书中通过大量的实验结果和图示,直观地展示了小波压缩相比于传统方法的优势,如更好的视觉质量和更高的压缩比。对于我而言,这本书不仅是一本理论参考书,更是一本实用的技术指南,为我的科研工作提供了坚实的基础和宝贵的启示。

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对于我这种多年从事遥感数据处理的从业人员来说,《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》这本书,与其说是一本学习教材,不如说是一本值得反复参阅的工具书。书中对于小波变换理论的深度挖掘,远远超出了我之前的认知。从数学严谨性角度,作者在讲解连续小波变换和离散小波变换时,对于傅里叶级数、傅里叶变换的理解进行了升华,并在此基础上引入了希尔伯特空间、内积等概念,使得整个理论体系更加完整。书中对各种小波族,如Biorthogonal小波、Meyer小波等,在数学构造和性质上的深入分析,为我们选择最适合特定遥感数据场景的小波基提供了坚实的理论依据。我尤其对书中关于小波变换在信号去噪、特征提取等方面的理论铺垫印象深刻,这些理论基础恰恰是实现高效影像压缩的关键。在遥感影像压缩的应用部分,本书的内容更是极具价值。作者详细阐述了小波变换如何利用其优良的时频局部化特性,有效地去除遥感影像中的冗余信息,并保留关键的细节特征。书中对多种小波压缩算法,包括但不限于JPEG2000标准,在遥感影像上的性能评估和比较,以及针对遥感影像自身特点(如多光谱、高分辨率等)进行算法优化和改进的策略,都提供了非常有价值的参考。我从中学习到了如何根据遥感影像的传感器类型、成像方式、以及所需的压缩质量来选择合适的小波变换方法和压缩参数,从而在保证影像信息完整性的前提下,最大程度地减小数据量。

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在我看来,《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》这本书,是一部集学术严谨性与实用技术指导性于一体的佳作。作为一名在图像压缩领域深耕多年的工程师,我一直关注着小波变换的最新进展,而这本书的内容无疑为我带来了新的启发。书中对小波变换理论的阐述,不仅限于基础概念,更是深入到了其数学本质,例如关于小波变换的重构公式、不同小波基的性质及其对信号表示的影响,以及与多分辨分析的内在联系。作者在数学推导过程中,始终注重逻辑的连贯性和表达的准确性,让我能够清晰地把握每一个环节。我尤其欣赏书中关于小波变换与短时傅里叶变换(STFT)的对比分析,这有助于读者更深刻地理解小波变换在时间-频率分辨率上的优势。在遥感影像压缩的应用方面,本书的讲解更是详实到位。作者并没有简单地罗列算法,而是深入剖析了小波变换在遥感影像压缩中所扮演的角色,例如如何利用小波变换的时频局部化特性来有效地表示遥感影像中的边缘、纹理等重要信息。书中对基于小波变换的各类压缩算法,如JPEG2000标准的原理及其在遥感影像处理中的应用,以及各种改进型小波压缩算法的优缺点都进行了深入的探讨。我特别关注了书中关于如何根据遥感影像的特性(如光谱信息、空间分辨率等)来选择最优的小波基和压缩策略的讨论,这对于提升压缩效率和保护影像质量具有重要的指导意义。本书的图表丰富,数据翔实,能够帮助读者在理论与实践之间建立起紧密的联系。

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从一个对数学和信号处理有一定基础的读者角度,初次翻阅《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》,我便被其宏大的理论体系和深厚的实践应用所折服。本书的理论部分,并非简单地罗列公式,而是从对傅里叶变换及其短时傅里叶变换(STFT)的深入剖析入手,指出了它们在分析非平稳信号时的局限性,从而引出了小波变换的革命性意义。书中对小波变换的数学框架,包括尺度函数、小波函数、多分辨分析的构成,以及连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)的数学推导,都进行了详尽而清晰的阐述。我尤其欣赏书中对于不同小波族(例如,Haar,Daubechies,Symlets,Coiflets)在数学特性(如消失矩、对称性、紧支撑性)上的详细比较,以及这些特性如何影响它们在实际应用中的表现。这些理论上的深度,为理解后续的应用部分奠定了坚实的基础。在应用部分,本书将小波变换巧妙地应用于遥感影像压缩,这是一个极具挑战性和实际意义的课题。书中详细介绍了如何利用二维离散小波变换对遥感影像进行多层次的分解,以及如何对分解后的小波系数进行量化和编码以实现压缩。我特别关注了书中关于几种主流的小波图像压缩算法,如EZW(Embedded Zerotree Wavelet)、SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees),以及JPEG2000标准的详细介绍。这些算法的原理、流程和优缺点都被作者进行了深入的剖析,并通过实验数据和图示进行佐证,极大地加深了我对这些算法的理解。

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我最近有幸拜读了《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》这本书,这是一部非常扎实的学术著作,内容之丰富、讲解之透彻,远超我的预期。从一个初学者,甚至是那些对信号处理和图像压缩仅有浅薄了解的读者角度来看,这本书无疑打开了一扇通往新世界的大门。首先,它系统地介绍了小波变换的基本概念,从傅里叶变换的局限性出发,循序渐进地引入了小波的概念,并详细阐述了连续小波变换和离散小波变换的数学原理。书中对于各种基础小波,如Haar小波、Daubechies小波、Morlet小波等的构造和性质都有深入的剖析,并且配以清晰的数学推导和图示,使得抽象的数学概念变得直观易懂。我尤其欣赏作者在解释小波基的选择对变换结果影响的部分,通过对比不同小波基在捕捉信号局部特征上的差异,让我深刻理解了“合适的小波”的重要性。随后,本书将理论巧妙地与遥感影像压缩这一实际应用场景相结合。遥感影像由于其数据的庞大性和包含的信息多样性,一直是图像压缩领域的研究热点。书中详细介绍了小波变换在遥感影像压缩中的具体实现流程,包括如何进行多分辨率分解、如何量化小波系数、以及如何进行编码。对于各种量化和编码策略,如基于阈值的方法、基于统计模型的方法等,作者都进行了详细的比较和分析,并给出了不同方法的优缺点。我特别留意了书中关于如何在保证影像视觉质量的同时,最大限度地减小文件大小的讨论,这对于实际的遥感数据存储和传输至关重要。整本书的语言严谨而又不失生动,即使是复杂的数学公式,在作者的引导下也显得不再晦涩难懂。

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作为一个在业余时间热衷于图像处理研究的爱好者,我一直对“小波变换”这个词充满了好奇,但苦于找不到一本能够真正让我入门的资料。《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》这本书,恰好满足了我的需求。从我的角度来看,这本书的优势在于它既有深厚的理论基础,又有极具吸引力的应用背景。书的开头部分,作者并没有直接抛出复杂的公式,而是从一个引人入胜的视角,阐述了传统信号处理方法(如傅里叶变换)在面对现实世界复杂信号时的局限性,然后顺理成章地引出了小波变换的出现,以及它在解决这些问题上的独特性——即同时具备时域和频域的局部化能力。我对书中关于“母小波”和“子波”的概念有了更清晰的认识,以及如何通过伸缩和平移来构造不同尺度和位置的小波。我特别欣赏书中对几种常见小波(如Haar、Daubechies)的图形化展示,它们形状的差异直观地反映了它们在捕捉信号特征上的不同能力。进入到遥感影像压缩的应用部分,我更是大开眼界。书中详细介绍了如何将二维小波变换应用到遥感影像上,将影像分解成一系列不同分辨率的子带,并说明了为什么这些子带中的系数具有很高的冗余度,从而为压缩提供了可能。书中对几种经典的小波压缩算法,如EZW(Embedded Zerotree Wavelet)和SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees),进行了详细的讲解,这些算法的精妙之处让我惊叹于数学在实际问题中的强大力量。我了解到,通过精心设计的小波变换和编码策略,可以极大地减小遥感影像的文件大小,同时又不显著影响影像的视觉质量,这对于遥感数据的存储、传输和分析都具有极其重要的意义。

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在我看来,《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》这本书,是一部从“为什么”到“怎么做”的完美结合。作为一名对信号处理和图像压缩有浓厚兴趣的电子工程专业学生,我一直在寻找一本能够系统地介绍小波变换并将其与实际应用相结合的书籍。这本书无疑满足了我的需求。从理论层面来看,作者以一种非常清晰的方式,解释了小波变换为何能够克服传统傅里叶变换在分析非平稳信号时的局限性。通过对“母小波”和“子波”的概念、尺度变换和时间变换的详细讲解,我深刻理解了小波变换是如何在时间和频率(或空间)两个维度上同时进行分析的。书中对离散小波变换(DWT)的原理,如Mallat算法的介绍,以及各种小波基(如Haar、Daubechies)的特性和选择依据,都提供了非常细致的说明。这些理论知识为我理解后续的压缩应用打下了坚实的基础。当本书进入到遥感影像压缩的应用部分时,我更是感觉豁然开朗。我了解到,由于遥感影像具有数据量大、空间相关性强等特点,传统的压缩方法往往难以达到理想的效果。而小波变换凭借其优良的局部化特性,能够有效地捕捉影像中的细节信息,并去除冗余,从而实现高效率的压缩。书中详细介绍了如何利用小波变换对遥感影像进行多层次的分解,以及如何对分解后的小波系数进行量化和编码。我特别关注了书中对几种经典的小波压缩算法,如EZW(Embedded Zerotree Wavelet)、SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees)等,以及JPEG2000标准的原理和在遥感影像压缩中的具体实现。这些算法的介绍和对比,让我对如何选择合适的压缩策略有了更深入的认识。

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读完《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》,我最大的感受就是其内容的“厚重感”和“实用性”。作为一名在遥感领域从事数据处理的研究人员,我对小波变换早有耳闻,但一直苦于找不到一本能够系统、深入地阐述其理论并结合实际应用的书籍。这本书恰恰填补了这一空白。在理论部分,作者从数学的源头出发,对小波变换的起源、发展及其基本原理进行了详尽的介绍。从离散傅里叶变换到短时傅里叶变换,再到小波变换,作者层层递进,逻辑严谨,使得我能够清晰地理解为何需要小波变换,以及小波变换的核心优势所在。书中对连续小波变换和离散小波变换的数学推导,虽然复杂,但作者的讲解清晰明了,并且辅以大量的图示,帮助我直观地理解了小波变换在时间和频率域上的“局部化”特性。我尤其对书中关于不同小波基的构造和性质的深入探讨印象深刻,这对于理解小波变换在不同应用场景下的表现至关重要。在应用部分,本书将小波变换巧妙地应用于遥感影像压缩,这是本书最具吸引力的地方之一。作者详细阐述了小波变换在遥感影像压缩中的核心作用,例如如何利用其多分辨率分析的能力,将影像信息分解成不同尺度的子带,从而实现高效的数据压缩。书中对几种经典的小波压缩算法,如EZW(Embedded Zerotree Wavelet)、SPIHT(Set Partitioning In Hierarchical Trees)等,进行了详细的讲解,并对其在遥感影像上的性能进行了分析和比较。我从中学习到了如何根据遥感影像的特点,选择最优的小波变换方法和压缩策略,以达到最佳的压缩效果和影像质量。

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不得不说,《小波变换理论及在遥感影像压缩中的应用》这本书,从一个完全没有接触过小波变换的普通读者的角度来看,它的难度不亚于攀登一座高山。一开始,那些抽象的数学公式和概念,比如“多分辨率分析”、“尺度函数”、“小波函数”,确实让我感到有些不知所措。然而,作者并没有因此放弃读者,而是非常有耐心地从最基础的概念讲起,甚至回溯到了傅里叶变换的原理,帮助我们理解为什么需要小波变换。通过对傅里叶变换在处理非平稳信号和局部信息时的不足进行分析,作者巧妙地引出了小波变换的优势,即它能够同时捕捉信号的频率和时间(空间)信息。书中对于连续小波变换和离散小波变换的数学推导,虽然过程复杂,但作者的讲解条理清晰,并配以大量的几何解释和图例,帮助我理解了小波是如何像“小窗口”一样在信号上滑动,从而分析其局部特性。随后,当本书进入到遥感影像压缩的应用部分时,我才逐渐感受到小波变换的强大之处。书中详细介绍了如何利用小波变换对遥感影像进行多层次的分解,将影像信息分解成不同尺度和方向的子带。我了解到,通过对这些子带中的小波系数进行选择性地量化和编码,可以实现高效的影像压缩。书中对各种量化技术,如阈值量化、标量量化、矢量量化等,以及编码技术,如游程编码、算术编码等,都进行了详细的介绍和对比。我尤其对书中关于如何平衡压缩比和影像失真度的讨论印象深刻,这对于实际应用中的决策非常重要。总的来说,这本书虽然需要投入大量的时间和精力去研读,但它所带来的知识收获是巨大的。

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