數位影像處理與應用

• 作者: 王旭正、翁麒耀、林家禎

• 出版日期:2012-08-12

• 心得:

  • 前面章節是基礎影像處理的介紹與原理(影響處理技術)
  • 後面章節更多在影像與密碼學之間的關聯(視覺安全，嵌入等等)
  • 技術說明有些片面
  • 許多技術都已過時
  • 更多重點放在影像的壓縮以及浮水印等等技術，不是我要的

• Part1數位影像概論篇

  • CH01 數位影像處理
    • RGB(電腦)與CMYK(印刷)的差別
    • 影像格式:
      • BMP: 無壓縮的點陣圖格式，圖像質量高但文件較大，不適合網絡傳輸和存儲。
      • JEPG: 有損壓縮格式，壓縮率高，適合網絡傳輸，但品質會隨壓縮比例降低，不適合需要高品質的圖像。
      • GIF: 支持8位256色的有損壓縮格式，支持動畫，適合簡單的圖像和圖標，但顏色限制使其不適合高品質照片。
      • PNG: 無損壓縮格式，支持透明度，圖像質量高且文件相對較小，適合需要高質量的網頁圖像，但文件仍然可能較大。
      • APNG: 有動畫模式的PNG，用來取代GIF
      • RAW: 未經處理的圖像數據，保留所有細節和動態範圍，適合專業攝影後期處理，但文件非常大且需專門軟件處理。
      • TIFF: 高品質無損壓縮格式，支持多層和透明度，適合印刷和專業攝影，但文件非常大，不適合網絡傳輸。
  • CH02 空間域處理
    • $G(x,y)=T[I(x,y)]$
    • 將影像以位元方式表示，高位元的資訊對影像的結構影響較大，低位元的主要是細節部分，影像處理要壓縮通常都是由低位元處下手
    • 常見空間域濾波
      • 負片:
        • $G(x,y)=255-I(x,y)$
        • 應用: X光影像經過負片後更容易看出異樣部位
      • 對數轉換
        • $G(x,y)=c\times \log (1+I(x,y))$
        • 保留深色的像素值，將重複性較高處進行影像壓縮
      • 中位數濾波器
        • $G(x,y)=MedianI(x,y)|(x,y)\in M$
        • 可以解決影像Salt and Papper Noice 的問題
      • 拉普拉斯運算
        • ${\nabla }^{2}f(x,y)=\frac{{\partial }^{2}f}{\partial x^2}+\frac{{\partial }^{2}f}{\partial y^2}$
        • ${\nabla }^{2}f(x,y)\approx f(x+1,y)+f(x-1,y)+f(x,y+1)+f(x,y-1)-4f(x,y)$
        • 銳利化邊緣
  • CH03 頻率域處理
    • 離散餘弦轉換(Discrete Cosine Transform)
      • EXP_ChatGP_DCT
    • 空間到頻率域是正(Forward)DCT，反之則是反(Inverse)DCT
    • 離散小波轉換
      • Haar Discrete Wavelet Transform
      • Ｗiki
      • 既可捕捉頻率域也有空間域的資訊，Harr是第一個最簡單的小波轉換
      • 透過類似矩陣分解的方式，將低頻與高頻的部分進行特定的組合，進而分離出不同的頻率部分
  • CH04 壓縮域處理
    • 簡介:
      • 摩斯密碼(對照表，常用的用較短組合，少用的在使用較長的)
      • Huffman Coding(以機率製作樹形成對照表，將常見的字母以較短的字元，少見以較多進行壓縮，可以將需要8bit的英文字母壓縮到平均2.9)
      • LZW辭典壓縮技術
      • 無損影像壓縮
        • Run Length
        • Differential encoding
      • 有損影像壓縮
        • LSB(Least Significant Bit): 就是忽略小位元的值
        • VQ(Vector Quantization): Encoding and decoding with VQ CodeBook
  • CH05 常用影像處理
    • 用Matlab進行影像處理
    • Gaussian lowpass filter
    • Prewitt horizontal edge-emphasizing filter
    • DCT, IDCT
    • Resize and Rotation

• Part2 影像處理應用篇

  • CH06 影像視覺系統
    • 視覺安全系統
      • 基礎黑白視覺
      • 灰階視覺
        • 半色調技術: 網點
        • 點陣式比對方式
        • 區塊比對方式
        • 誤差擴散法
      • 彩色影像
        • 灰階影像的進階版，依據色彩模型分為RGB與CMYK之後，同灰階影像的處理方式
    • Secret Sharing
      • 秘密持有人個別擁有部分鑰匙與資料
    • 圖形驗證碼
    • 動態密碼
    • QR-Code
  • CH07 影像載體與偽裝
    • 偽裝概念介紹
    • 密碼法: 移位法(Transposition)與替代法(Substitution)
    • 資訊藏匿(Data Hiding)的目的: 隱匿式通道(Covert Channels)、偽裝法(Steganography)、匿名法(Anonymity)與版權標記(Copyright Making)
    • 資料嵌入評斷好壞的原則: Transparency、Robustness與Payload
    • 載體工具
      • Hide and Seek:
      • S-Tools
  • CH08 影像品質評估與分析
    • 統計方式評估影像相似度
    • 工具方式評估影像相似度
  • CH09 失真式影像復原
    • 空間域基礎
      • LSB嵌入法
      • OPAP
      • PVD
    • 壓縮域
    • 頻率域
      • DCT偽裝技術
      • DWT偽裝技術
  • CH10 不失真影像復原
    • 空間域
      • Histogram-Based
      • DE
    • 壓縮域
    • 頻率域

• Part3 影像與生活篇

  • CH11 影像智慧權
    • 強韌型浮水印
      • 分散，或到頻率域去
      • 更改後依然可以得浮水印
    • 易碎形浮水印
      • 更改後可以得知
  • CH12 浮水印工具之應用