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第1章 基本概念1

1.1 信号处理概述2

信号的分类2

典型的DSP系统5

1.2 图像处理基础8

二维信号8

概述10

图像处理实例12

1.3 基本信号13

连续时间信号14

离散时间信号16

周期信号19

连续时间信号和离散时间信号的频率关系20

1.4 系统分类21

线性21

移不变性22

因果性23

差分方程24

1.5 线性移不变系统的描述24

脉冲响应25

卷积的性质29

稳定性30

1.6 数字滤波器的实现32

滤波器互联33

FIR滤波器34

IIR滤波器35

1.7 随机过程基础理论39

1.8 二维扩展44

二维序列44

二维系统48

1.9 小结53

1.10 MATLAB函数54

MATLAB帮助54

数据输入和访问54

绘图函数55

矩阵操作55

滤波命令56

图像处理命令56

循环和条件结构57

1.11 习题58

1.12 上机练习70

参考文献73

第2章 Fourier分析75

2.1 连续时间Fourier分析77

Fourier级数77

连续时间Fourier变换（CTFT）80

2.2 离散时间Fourier变换84

DTFT的性质87

功率谱密度95

2.3 采样定理96

2.4 抽取和内插102

降采样103

升采样107

2.5 离散Fourier变换（DFT）110

DFT的性质112

2.6 快速Fourier变换119

按时间抽取的FFT120

按频率抽取的FFT126

2.7 二维扩展129

二维Fourier分析130

关于计算方面的问题140

2.8 小结145

2.9 MATLAB命令146

2.10 习题147

2.11 上机练习156

参考文献158

第3章 Z变换和数字滤波器160

3.1 Z变换160

3.2 Z变换的性质163

逆Z变换公式170

3.3 逆Z变换170

利用留数求逆Z变换171

部分分式展开172

3.4 因果性和稳定性177

稳定三角形179

3.5 单边Z变换180

3.6 线性相位的概念182

线性相位FIR滤波器183

线性相位滤波器的零点位置187

3.7 状态空间分析法191

状态空间描述192

状态空间方程的求解193

3.8 利用DFT/FFT进行线性滤波195

重叠相加法195

重叠保留法196

3.9 利用线性滤波计算DFT198

Goertzel算法199

Chirp Z变换（CZT）202

3.10 二维扩展204

二维Z变换205

稳定性208

3.11 小结215

3.12 MATLAB命令216

3.13 习题218

3.14 上机练习226

参考文献228

第4章 滤波器的设计与实现231

4.1 FIR滤波器设计232

窗口设计法234

Kaiser窗设计241

频率采样设计法243

其它FIR设计方法248

4.2 IIR滤波器设计249

脉冲响应不变法249

双线性变换法251

模拟滤波器设计253

频谱变换264

4.3 滤波器结构269

FIR结构269

IIR结构270

直接IIT型271

格型结构276

4.4 二维FIR滤波器设计285

4.5 二维IIR滤波器设计290

Shanks法291

迭代设计法296

4.6 小结304

4.7 MATLAB304

FIR滤波器设计305

IIR滤波器设计305

滤波器结构306

二维滤波器设计307

4.8 习题307

4.9 上机练习317

参考文献320

第5章 多采样率信号处理323

5.1 抽取和内插324

5.2 升采样和降采样的Z域分析325

5.3 FIR滤波器的多相结构326

5.4 抽取和内插滤波器328

5.5 多级抽取器和内插器336

5.6 滤波器组340

5.7 均匀DFT滤波器组343

均匀DFT滤波器组的多相结构345

5.8 二通道正交镜像滤波器（QMF）组347

H0（z）和H1（z）的选择348

完全重建（PR）349

消除混叠的充分条件350

失真351

早期的正交镜像滤波器351

相位和幅度失真352

基于IIR滤波器的QMF组354

5.9 准确重建的FIR正交镜像滤波器组357

半带滤波器358

设计方法359

5.10 小结361

5.11 习题362

5.12 上机练习366

参考文献367

第6章 有限字长效应369

定点数370

6.1 数的表示370

浮点数373

6.2 系数量化375

FIR滤波器的系数量化379

6.3 量化噪声分析382

一阶滤波器382

二阶直接Ⅱ型385

6.4 定点数字滤波器中的溢出效应389

有界输入396

6.5 IIR滤波器防止溢出的定标处理396

正弦输入397

一般定标规则398

对SNR的影响400

6.6 乘积量化401

舍入401

幅值截尾407

2的补码的量化408

6.7 小结415

6.8 附录416

6.9 MATLAB417

6.10 习题418

6.11 上机练习421

参考文献423

第7章 自适应信号处理425

7.1 相关矩阵和一些线性代数知识429

7.2 Wiener滤波器440

7.3 梯度搜索算法442

最陡下降算法444

7.4 LMS算法448

收敛性449

失调量451

噪声抵消456

计算机实验458

归—化LMS算法460

7.5 频域自适应滤波463

计算复杂度465

收敛性466

7.6 块LMS算法467

计算复杂度468

收敛性469

7.7 快速LMS算法469

7.8 小结474

7.9 习题475

7.10 上机练习478

参考文献480

第8章 最小二乘自适应算法483

8.1 RLS算法484

性能评估488

信道均衡490

8.2 EDS算法和快速EDS算法493

Jacobi和Gauss-Seidel方法494

EDS方法495

快速EDS算法499

8.3 ADPCM505

8.4 二维自适应算法508

二维LMS算法508

二维FEDS算法510

8.5 图像恢复512

8.6 小结513

8.7 习题514

8.8 上机练习514

参考文献517

9.1 前向预测520

第9章 线性预测520

9.2 后向预测524

9.3 Levinson-Durbin算法526

9.4 预测误差滤波器的性质529

9.5 联合过程估计530

9.6 自适应格型滤波器532

9.7 语音编码534

波形编码535

变换编码538

子带编码539

线性预测编码（LPC）540

线性预测分析合成（LPAS）编码器544

9.8 小结546

9.9 习题546

9.10 上机练习547

参考文献548

第10章 图像处理基础551

灰度值变换552

10.1 图像增强552

对比度扩展553

Gamma校正555

直方图均衡化555

反锐化掩模560

10.2 图像插值563

线性插值564

多项式插值564

10.3 边缘检测568

边缘定义569

有限差分570

Roberts边缘检测572

Sobel和Prewitt边缘检测572

Marr-Hildreth边缘检测575

Canny边缘检测579

10.4 图像重建581

评估图像质量范数的选择581

逆滤波和去卷积582

加性噪声去除585

10.5 彩色图像595

光和色素595

色彩感知595

三基色和色彩重建597

色彩模型599

彩色增强601

彩色图像滤波603

10.6 小结604

10.7 习题605

10.8 上机练习609

参考文献613

第11章 图像压缩与编码615

11.1 图像变换617

一维DFT617

一般的归一化正交变换619

二维DFT620

一维DCT625

二维DCT629

离散正弦变换629

Hadamard变换631

KL变换634

11.2 象素编码636

Huffman编码638

LZW编码639

11.3 图像的DPCM641

仿真结果644

11.4 JPEG标准649

JPEG有损图像压缩标准649

JPEG无损图像压缩标准653

11.5 小结655

11.6 习题655

11.7 上机练习658

参考文献660

附录 线性代数的概念661

名词索引685