高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现

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isbn号码:9787121195747
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  • 265
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具体描述

图书简介:现代光电系统中的信号处理与算法设计 本书聚焦于现代光电系统中至关重要的信号处理技术、系统架构设计及其核心算法的优化与实现。随着图像传感器、高速通信以及精密测量技术在各个前沿领域的广泛应用,对信号的捕获、传输和分析效率提出了前所未有的高要求。本书旨在为电子工程、计算机科学、光学工程以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面且深入的参考框架。 本书的结构设计遵循从基础理论到前沿实践的逻辑递进路线,力求在理论深度与工程实用性之间取得精妙的平衡。全书共分为六个主要部分,涵盖了从信号采集前端的噪声抑制到复杂数据流的实时处理等关键环节。 --- 第一部分:光电系统基础与信号采集理论 本部分奠定了全书的理论基础,着重探讨了光电转换过程中的物理限制与数字采样理论。 1. 噪声源分析与建模: 详细分析了光电二极管、CMOS/CCD 图像传感器以及高速模数转换器(ADC)中的主要噪声来源,包括散粒噪声、热噪声、暗电流噪声和量化噪声。书中不仅提供了精确的数学模型来描述这些噪声的统计特性,还引入了先进的低噪声放大器(LNA)设计拓扑,并结合具体案例分析了如何通过电路设计在系统级层面有效降低噪声基底,提高信噪比(SNR)。 2. 离散化与欠采样技术: 深入探讨了奈奎斯特-香农采样定理的工程应用与局限性。重点阐述了超快速光电信号采集场景下的欠采样(Undersampling)技术,包括基于周期性采样的处理方法以及认知无线电(Cognitive Radio)和高频成像中应用的直接数字下变频(DDC)技术。书中对亚奈奎斯特采样系统的重建理论进行了严谨的论述,并对比了不同重建算法(如迭代插值法、基于小波变换的重建法)的性能差异。 3. 动态范围扩展技术: 针对光照条件变化剧烈的应用场景,本书详细介绍了高动态范围(HDR)成像的信号级解决方案。这包括对数域采样、多重曝光融合算法的数学基础,以及如何设计带有自适应增益控制(AGC)的前端电路,以确保在极亮和极暗区域都能获得有效信息。 --- 第二部分:高效数据压缩与特征提取 在光电系统捕获大量原始数据后,如何高效地压缩和提取有价值的信息是后续处理的关键。本部分侧重于信息论在实际应用中的落地。 4. 变换域信号表示: 深入剖析了离散余弦变换(DCT)、离散小波变换(DWT)以及稀疏表示理论在光电数据处理中的应用。书中详细比较了这些变换在能量集中度、计算复杂度以及对特定类型信号(如边缘信息、纹理特征)敏感度上的优劣,并给出了针对特定传感器特性的最优基函数选择标准。 5. 无损与有损压缩原理: 侧重于光电数据流的特有结构。在无损部分,探讨了基于上下文模型的自适应算术编码以及游程编码(RLE)的高效变种。在有损压缩方面,本书重点分析了基于视觉感知模型的量化策略,讨论了如何优化码率-失真(R-D)曲线,以在有限带宽内最大化人眼(或特定机器视觉系统)可接受的质量。 6. 实时特征提取算法: 关注于如何快速从原始或压缩数据中提取关键特征。内容包括高级形态学滤波、基于梯度和Hessian矩阵的兴趣点(Keypoint)检测算法(如SIFT/SURF的硬件优化版本),以及针对特定场景(如运动目标跟踪)的流式特征提取管道设计。 --- 第三部分:高速信号处理架构与并行化 本部分将理论算法转化为可执行的硬件实现方案,重点关注并行处理和流水线设计。 7. 数字信号处理(DSP)基础架构: 概述了现代高性能DSP核的设计理念,包括指令集扩展(如SIMD/VLIW)对矩阵运算和卷积操作的加速作用。 8. 异构计算平台设计: 深入分析了基于FPGA和GPU的加速策略。针对FPGA,详细讲解了资源约束下的算法映射技术,包括如何通过定制化数据通路和定制化流水线来最大化吞吐量。针对GPU,本书探讨了CUDA/OpenCL编程模型下,如何有效地将图像处理任务分解为数百万个并行线程,并重点讨论了内存访问模式优化(如纹理缓存的利用)对性能的关键影响。 9. 流水线与同步机制: 讨论了高速数据流处理中的延迟管理和时钟域同步问题。内容涉及跨时钟域(CDC)的握手协议设计,以及如何通过动态缓冲区管理来吸收信号抖动,保证整个处理链的稳定性。 --- 第四部分:先进滤波与图像增强技术 此部分深入探讨了对光电数据进行增强和去噪的高级方法,使其更适于后续分析或人眼观察。 10. 统计学去噪模型: 不仅涵盖了经典的高斯滤波和中值滤波,更重点阐述了基于统计模型的方法,如贝叶斯框架下的维纳滤波(Wiener Filtering)在已知噪声模型下的最优性证明,以及非局部均值(NLM)算法在保留纹理细节方面的优势与计算瓶颈。 11. 基于学习的图像恢复: 介绍了深度学习在图像去噪、超分辨率重建中的应用。书中提供了卷积神经网络(CNN)在图像恢复任务中的结构设计范例,并探讨了如何利用迁移学习或自监督学习方法,在缺乏大量配对标注数据的情况下训练出高性能的恢复模型。 12. 运动补偿与反模糊处理: 针对运动模糊问题,本书详细推导了点扩散函数(PSF)的估计方法(如盲解卷积),并展示了如何结合时域信息进行运动补偿和图像反模糊(Deblurring)处理,包括Richardson-Lucy算法在迭代加速方面的优化技巧。 --- 第五部分:系统级容错与鲁棒性 在实际部署中,系统必须具备应对环境干扰和数据错误的鲁棒性。 13. 误差检测与纠正(EDAC): 探讨了在数据传输和存储过程中可能发生的随机和突发错误。介绍了循环冗余校验(CRC)的高效实现,以及有限域(Galois Field)上的代数编码理论(如BCH码和Reed-Solomon码)在光电通信链路中的应用。 14. 算法健壮性分析: 研究了参数微小变化或输入数据微小扰动对复杂算法(如跟踪滤波器、模式识别)输出的敏感度。提出了灵敏度分析工具,并展示了如何通过引入冗余计算或冗余数据源来提高系统的整体容错能力。 --- 第六部分:前沿应用与未来趋势 本书的最后部分展望了信号处理技术在几个关键新兴领域中的前沿应用。 15. 实时三维重建与深度感测: 介绍了结构光、ToF(Time-of-Flight)传感器的数据处理流程。重点分析了飞行时间信号的去噪、相位解包裹的算法选择,以及如何将原始深度图转化为可用于SLAM(同步定位与地图构建)的稠密点云数据。 16. 低延迟流媒体与边缘计算: 讨论了如何将复杂的视频处理算法压缩到极低的延迟约束下(例如低于10毫秒)。这包括对H.265/VVC等标准的编码工具集进行定制化裁剪,以及在边缘设备上部署轻量级神经网络加速器的系统级优化策略。 本书的每一个章节都配有详细的数学推导、算法伪代码,并辅以大量的系统级性能对比图表,力求为读者提供一套既具有坚实理论基础又面向实际工程挑战的全面指南。

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读后感

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用户评价

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我一直对视频编码技术的核心原理充满好奇,尤其是那些能够显著提升压缩效率的技术。市面上的科普读物往往止步于“编码器”这个黑箱,讲到具体算法的时候,要么过于浅显,要么就跳跃到实际应用层面,中间的“道道”却很少有人愿意深入剖析。这本书的名字——“数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现”——完全抓住了我的痛点。我需要的不只是知道H.265比H.264好在哪里,而是想知道“为什么”它好,好在哪些具体的算法改进上。“算法优化”这四个字,让我看到了这本书的价值所在。我希望书中能详细讲解一些先进的编码工具,例如多角度预测、并行运动估计、或者更精细的残差编码等,并分析它们在理论上的优势。更重要的是,我希望能理解这些优化背后的数学模型和信号处理原理,比如如何利用空域和时域的相关性来减少冗余,或者如何设计更符合人类视觉特性的感知编码技术。这本书还强调了“芯片实现”,这对我来说是另一个巨大的吸引点。许多时候,算法的理论美好,但在实际硬件上却面临着巨大的挑战,比如计算量过大、内存带宽不足、功耗过高等。我非常期待书中能提供一些关于如何在FPGA或ASIC上高效实现这些优化算法的指导。这可能包括对算法进行硬件友好的分解,设计流水线架构,优化片内存储,或者介绍一些低功耗设计技巧。能够理解从算法到硬件的整个转化过程,这对于我将来从事相关领域的研究或开发工作,将会有巨大的帮助。我相信,这本书的内容一定非常扎实,能够让我对数字视频编码有更深刻、更全面的认识,不再满足于表面的了解,而是能够洞察其精髓。

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这本书的名字一听就透着一股“硬核”劲儿,高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现,这可不是那种随便翻翻就能get到精髓的书。我拿到手的时候,就被它厚实的装帧和密密麻麻的目录给震慑住了。你知道,现在市面上关于视频编码的书不少,但真正能深入到底层原理、讲透优化策略,并且还能联系到实际芯片实现的,真的屈指可数。我之前也看过几本,大多停留在概念层面,或者对算法的讲解只浮于表面,更别提将理论与硬件结合了。但这本书,从书名上就能感受到它的雄心勃勃,仿佛在宣告:我要把数字视频编码的“内功心法”和“外功招式”都一次性讲明白。想象一下,如果能把视频压缩到极致,同时还能保持极高的画质,这对于直播、点播、VR/AR,甚至是未来的8K超高清视频传输,都具有颠覆性的意义。我特别期待这本书能在“算法优化”这块儿给我带来惊喜。优化算法可不是简单的调参,那涉及到对人眼感知特性、信息论、信号处理以及更深层次的数学模型都有深刻的理解。希望这本书能提供一些非常规、创新性的优化思路,而不是那些陈词滥调。当然,更重要的是,它承诺了“芯片实现”,这简直是把理论落地到了最实在的层面。一个再好的算法,如果不能在芯片上高效地运行,那终究是纸上谈兵。我好奇这本书会如何阐述算法到芯片的转换过程,是否会介绍一些具体的硬件架构设计,或者 FPGA/ASIC 实现的挑战与解决方案。这对我这个希望将理论付诸实践的开发者来说,无疑是极具吸引力的。我希望能从中学习到如何设计更高效的编码器,如何在高通量、低功耗的硬件平台上实现这些算法,甚至是如何根据不同的应用场景(比如对延迟敏感的实时传输,还是对存储空间要求严苛的离线视频)来权衡算法和硬件的取舍。这本书的厚度和内容深度,让我觉得它更像是一本“武林秘籍”,等待我去逐一参悟。

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作为一名对计算机视觉和图形学都有所涉猎的研究生,我一直觉得视频编码是连接这两个领域的一个关键技术环节。尤其是在处理大量视频数据、进行实时流媒体传输、或者在嵌入式设备上运行复杂的视觉算法时,高效的视频编码是绕不开的门槛。这本书的标题《高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现》正是我一直在寻找的那种深度和广度。我特别关注“算法优化”这部分,因为我知道,视频编码的效率提升往往就体现在这些细微的算法改进上。我希望能从书中深入了解,例如,在预测编码方面,是如何通过更精细的运动矢量预测、或者引入更复杂的纹理复制技术来降低残差的。在变换编码方面,除了DCT(离散余弦变换)及其变种,还有没有更先进的变换域方法能够带来更高的压缩增益。熵编码部分,比如CABAC(上下文自适应二进制算术编码)的内部机制,以及如何进一步优化它的统计模型,减少码率。更让我期待的是“芯片实现”这一章节。很多时候,理论上的最优算法在硬件上难以实现,或者实现成本过高。我希望能了解,在硬件设计层面,有哪些通用的策略可以用于加速视频编码算法的执行。例如,如何设计高效的并行处理单元,如何合理分配片内缓存,如何利用DSP或专用的硬件加速器来处理特定的编码模块。这本书似乎提供了一个从理论到硬件的完整视角,这对于我理解当前视频编码技术的最新进展,以及预测未来发展方向,都至关重要。我希望能从中获得前沿的知识,并将其应用到我未来的研究项目中,比如设计一种新的视频编码加速硬件,或者开发一套针对特定应用的编码优化方案。

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作为一名从事了多年图像处理的开发者,我深知视频编码的复杂性远超静态图像。尤其是在追求更高画质和更低码率的今天,算法的优化显得尤为关键。这本书的标题——《高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现》——正是我一直在寻找的那种深度和权威性。我非常好奇它在“算法优化”方面能带来哪些突破性的理论和方法。是关于如何更精细地建模人眼感知特性,从而在不牺牲主观视觉质量的前提下进一步降低码率?还是关于如何利用更复杂的统计模型来提升熵编码的效率?我期待书中能详细阐述这些优化的数学基础,以及它们是如何被转化为实际的编码流程中的。而“芯片实现”更是让我眼前一亮。理论上的算法再好,如果无法在硬件上高效运行,那也只是空中楼阁。我希望能从书中了解到,在设计视频编码芯片时,会遇到哪些主要的挑战,以及有哪些创新的硬件架构和设计理念可以用来克服这些挑战。例如,如何设计出既能支持复杂的并行处理,又能兼顾低功耗和低成本的编码硬件?是否会介绍一些关于专门的视频编码加速器的设计思路,或者如何将软件算法映射到特定的硬件单元上?这本书似乎提供了一个从理论到硬件的完整技术图景,这对于我理解当前视频编码技术的最新发展趋势,以及未来可能的技术方向,都具有重要的指导意义。我希望它能为我提供宝贵的知识财富,帮助我在图像和视频处理领域取得更大的突破。

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对于我这样一个长期在媒体内容创作领域摸爬滚打的从业者来说,视频的质量和传输效率直接关系到我的工作成果能否被用户完美接收。这本书的出现,简直像及时雨。我们都知道,视频文件体积庞大,这在网络带宽有限的情况下,是内容分发的巨大瓶颈。过去,我们只能依赖于现有的编码标准,比如H.264,它虽然成熟,但效率提升的空间已经越来越小。而像H.265(HEVC)甚至更前沿的AV1、VVC,虽然在压缩效率上有了显著提升,但其算法的复杂度也呈指数级增长,对计算资源的要求非常高。我迫切需要了解的是,如何才能在保证视觉效果的前提下,让视频文件变得更“苗条”。这本书的书名里“算法优化”这几个字,对我来说,简直就是金光闪闪。它预示着书中会深入剖析现有编码算法的瓶颈,并提出改进方案。我期待它能讲解一些关于率失真优化的最新进展,如何更精准地进行量化、熵编码、帧内/帧间预测等关键步骤的优化。同时,“理论、方法和芯片实现”的组合,让我看到了一个完整的技术链条。理论知识是基础,方法论是实现路径,而芯片实现则是最终的落地。我希望能从书中学习到,有哪些理论上的突破可以转化为实际的优化方法,这些方法又如何在硬件层面得到高效的映射。想象一下,如果能有一套完整的流程,从理解编码的数学模型,到设计优化的算法单元,再到最终能在FPGA或ASIC上实现,那该是多么宝贵的知识!我希望这本书能提供一些具体的代码片段或伪代码,或者至少是详细的算法描述,帮助我理解其中的逻辑。而且,关于芯片实现的部分,我特别想知道,在功耗、面积、性能之间如何做权衡,以及针对不同类型的编码工具(如变换、滤波、运动补偿)是否有特定的硬件设计思路。这本书,对我来说,绝对是提升视频编码技术理解和实践能力的一剂强心针。

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我是一名在嵌入式系统领域工作的工程师,近年来,随着物联网和智能设备的爆发式增长,对高清视频的处理和传输需求日益迫切。然而,对于资源受限的嵌入式平台而言,如何在有限的计算能力、内存和功耗下实现高质量的视频编码,一直是一个巨大的挑战。这本书的标题——“高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现”——恰好击中了我的工作痛点。我最想从这本书中获得的是如何在“芯片实现”层面找到解决方案。这不仅仅是算法层面的理论提升,更是如何在有限的硬件资源上将这些理论付诸实践。我期望书中能详细介绍一些专门为嵌入式系统设计的编码算法优化策略,例如,如何设计计算量更小但压缩效果依然良好的预测、变换和熵编码模块。我更希望看到关于如何在FPGA或ASIC上高效实现这些算法的指导,包括具体的硬件架构设计思路,如何进行流水线优化,如何降低内存访问的带宽需求,以及如何管理功耗。书中提到的“理论、方法”也同样重要,它们是理解“为什么”这样设计的原因。我希望能够学习到数字视频编码的深层数学原理,理解不同算法之间的权衡,以及如何根据实际的应用场景(比如实时监控、视频会议、低功耗穿戴设备等)来选择和优化编码策略。这本书,如果能提供一些实际的芯片设计案例或者参考设计,那对我来说价值将是无价的。我希望通过阅读这本书,能够提升我在这方面的专业知识,从而设计出更具竞争力、更符合市场需求的嵌入式视频处理产品。

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作为一名对音视频技术充满热情的发烧友,我一直以来都在关注视频编码技术的最新进展。从早期的MPEG-2,到后来的H.264,再到如今的HEVC和AV1,每一次技术的飞跃都让我惊叹于人类智慧的结晶。然而,我总感觉自己停留在“使用者”的层面,对于编码算法的具体细节以及如何在硬件上实现它们,了解得并不够深入。这本书的标题——《高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现》——正是我渴望深入了解的领域。我非常期待书中对“算法优化”的详细阐述。我想知道,除了已知的各种预测和变换技术,还有哪些更先进的优化手段能够进一步提升压缩效率?它是否会介绍一些基于机器学习的编码优化方法,或者更符合人眼感知特性的编码算法?更让我激动的是,“芯片实现”这个部分。我一直很好奇,那些在理论上高效的编码算法,在实际的芯片上是如何被实现的。是否会介绍一些针对FPGA或ASIC的硬件设计方法,如何对算法进行硬件化改造,如何优化处理器的并行能力和内存访问效率?这本书似乎提供了一个从理论到硬件的完整视角,让我有机会触及到视频编码技术的“幕后故事”。我希望通过阅读这本书,能够极大地拓宽我对视频编码技术的认知边界,从而更好地理解和欣赏高清视频背后的技术魅力。

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我一直对视频编码技术抱有浓厚的兴趣,尤其是在追求极致压缩比的同时,如何最大程度地保留图像的细节和视觉质量。这本书的名字,光是听就觉得内容分量十足:《高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现》。我特别期待的是书中对“算法优化”的深入讲解。我知道,现代视频编码标准之所以能够达到惊人的压缩效率,离不开对各种算法的不断迭代和优化。我希望书中能够详细介绍一些目前最前沿的编码工具和技术,比如更高级的运动补偿算法,如何更精准地预测和编码残差,以及更有效的熵编码方法。更重要的是,我希望理解这些算法背后的理论支撑,例如信息论、信号处理、以及对人眼视觉特性的建模。这本书的独特之处在于,它还强调了“芯片实现”。这一点对我来说非常重要,因为我一直觉得,很多时候算法的理论进步,最终都要体现在硬件的效率和性能上。我迫切想知道,在设计专用的视频编码芯片时,会面临哪些具体的挑战,例如计算复杂度、内存带宽、功耗控制等等。我期待书中能够提供一些关于硬件架构设计、流水线技术、以及片上资源优化的解决方案。这本书似乎能够为我构建一个从理论到实践的完整技术链条,让我能够更全面地理解数字视频编码的精髓,并为未来的技术研究和开发提供坚实的基础。

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我是一名在影音娱乐行业工作的技术人员,长期以来,我们面临的最大挑战之一是如何在保证高质量视听体验的同时,最大化传输效率和最小化存储成本。这本书的标题——《高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现》——直击了我们工作的核心痛点。我特别看重“算法优化”这部分,因为我知道,任何微小的算法改进,都能在庞大的视频库和海量的传输数据中产生巨大的效益。我期待书中能提供一些关于如何平衡压缩率和视觉质量的深度理论,例如,如何利用更精细的率失真模型,或者如何设计更符合人类视觉感知特性的编码策略。同时,“芯片实现”这个关键词更是让我看到了这本书的实用价值。我们经常需要将这些先进的编码算法部署到各种硬件设备上,比如服务器、机顶盒、甚至是移动设备。我非常想知道,在将软件算法转化为硬件解决方案的过程中,有哪些关键的技术挑战,以及有哪些创新的芯片设计方法能够帮助我们克服这些挑战。例如,如何设计能够支持最新编码标准的硬件加速器,如何在功耗、性能和成本之间找到最佳的平衡点?这本书似乎提供了一个从理论到硬件的完整技术栈,这对于我们团队在产品开发和技术升级方面,将提供极为宝贵的指导和参考。我希望它能帮助我们掌握最前沿的视频编码技术,从而为用户提供更优质、更流畅的影音体验。

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我是一名资深的视频技术爱好者,曾经花费大量时间研究H.264、H.265等编码标准,但始终觉得隔靴搔痒,无法深入理解其核心的优化思想。这本书的名字——《高端图像与视频新技术丛书:数字视频编码算法优化理论、方法和芯片实现》——让我眼前一亮。它承诺了“理论、方法和芯片实现”的完整性,这正是我一直渴望获得的。我特别想知道,在“算法优化”方面,这本书会带来哪些与众不同的见解。是关于更先进的帧内预测模式,还是更智能的运动估计策略?亦或是对熵编码器的精细调优?我希望书中能详细剖析这些算法背后的数学原理和逻辑,让我能够真正理解为什么某些优化能够带来显著的压缩增益。同时,“芯片实现”这个关键词对我来说是极具吸引力的。我常常思考,那些在理论上看似完美无缺的算法,在实际的硬件上是如何工作的?它们是如何在有限的计算资源和内存带宽下实现高效编码的?我期待书中能揭示一些关于硬件架构设计、流水线并行处理、或者片上存储优化的秘密。例如,如何将复杂的算法模块分解成可以在硬件上高效实现的子模块?如何设计合适的缓存策略来减少对外部内存的访问?书中是否会涉及到一些关于FPGA或者ASIC设计中的具体技术和挑战?我希望这本书能够让我从一个“使用者”变成一个更深的“理解者”,甚至是有能力进行一定程度的“创造者”。它提供的不仅仅是知识,更是一种技术视野的拓展,让我能够站在更高的高度去审视视频编码技术的发展。

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