本书比较系统地介绍了图像通信的相关基础和技术，主要内容包括：人眼的视觉特性，图像和图像通信的含义与特点，视频图像信号的数字化，图像质量评价方法，图像压缩编码方法及相关国际、国家标准，图像通信协议框架，以及图像通信中的质量控制技术。本书注重图像压缩编码基本方法、视频图像压缩编码国际标准与图像通信协议的介绍，兼顾相关前沿技术及新标准的发展，内容比较丰富，叙述深入浅出，并配有大量图表，列举了一些实例；每章均附有习题与思考题，适合教学和自学。本书可作为高等院校电子信息与通信工程类相关专业的本科生教材，也可作为声像传输、图像通信工程相关领域从事科研、管理、维护等工作的工程技术人员的培训教材或参考资料。

前 言

随着信息时代的到来，视频图像通信技术飞速发展，国际电信联盟ITU和国际标准化ISO不断推出视频图像压缩编码和图像通信相关国际标准，视频图像通信已成为日常工作、生活不可或缺的一部分。我国的数字音视频编解码技术标准（AVS）工作组自2002年成立以来，经过10多年的努力已成功制定一系列视频编码标准，这些标准不仅与最新的国际标准相兼容，而且具有自主的知识产权。为便于初步接触视频通信的人们较快入门，让从事视频通信设备操作、维护和管理的人们能够了解视频通信的基本工作原理与方法，编者根据多年从事音视频教学的实践经验，在图像通信相关培训教材的基础上重新整理编写了此书。

本书既介绍图像压缩编码的基本原理与方法，也介绍图像压缩编码和图像通信的相关国际标准、协议与国家标准；既注重体现H.265等最新国际标准，又论述了我国具有自主知识产权的AVS系列视频编码标准。就其广度和深度而言，主要针对初学者，并力求兼顾具有一定基础的不同读者或培训对象的需求。

全书共分6章。第1章为图像与图像通信概论，包括人眼的视觉特性，图像的基本概念，图像通信概述；第2章为视频图像数字化及质量评价方法，介绍视频信号的基本概念，视频信号的数字化，数字视频格式，图像质量的评价；第3章为图像压缩编码方法，介绍图像压缩编码的理论与方法，阐述熵编码、预测编码和变换编码；第4章阐述图像压缩编码标准，包括静止图像压缩编码标准，H.26x、MPEGx系列视频压缩编码标准，以及我国具有自主知识产权的视频压缩编码标准AVS；第5章为图像通信协议，介绍图像通信协议体系，图像通信的相关标准，H.320协议，H.323协议，H.324协议，SIP协议，基于网络的数字视频传输协议；第6章介绍图像通信中的质量控制技术，包括图像传输对网络的要求，图像传输手段，图像通信中的码率控制、差错控制。每一章均配有习题与思考题。

本书由吴乐华、杜鹢担任主编，负责纲目拟定、组织编写和统稿工作。

本书编写采取了全体编委集体讨论、分工合作的方式，编写任务具体分工为：第1章、第3章由吴乐华编写；第2章2.1～2.3节由张洪英编写，2.4节由杨琬编写；第4章4.1节及4.3.1、4.3.2小节由朱桂斌编写，4.2.1、4.3.3两小节由李元伟编写，4.2.2、4.3.4两小节由单东晶编写，4.4节由张杰良编写，4.5节由杜鹢编写；第5章5.1～5.6节由杜鹢编写，5.7节由朱桂斌编写；第6章由朱桂斌编写。

在本书的编写过程中，参考和引用了他人的研究成果和书籍，这些资料已在本书的参考文献中列出，特在此对文献的著作者们表示由衷的谢意。

在本书的编写过程中，尽管我们力求文字准确，说理清楚，但由于水平有限，时间仓促，书中难免存在一些谬误和不足，恳请读者批评指正。

编 者

1994年4月毕业分配到重庆通信学院，历任助教、讲师、副教授、教授。主要从事多媒体通信，以及视频通信技术及应用等教学与科研工作；主编或参编教材5部。

目 录
第1章 图像与图像通信概论1
1.1 人眼的视觉特性1
1.1.1 可见光1
1.1.2 人眼的视敏特性2
1.1.3 人眼的亮度视觉3
1.1.4 人眼的彩色视觉4
1.1.5 人眼的立体视觉5
1.1.6 人眼的视觉惰性和闪烁感觉5
1.1.7 人眼的分辨力6
1.2 图像的基本概念8
1.2.1 图像信息的特点8
1.2.2 图像的分类9
1.2.3 图像的顺序传送9
1.2.4 彩色混合的三基色原理13
1.3 图像通信概述19
1.3.1 图像通信的分类20
1.3.2 图像通信系统的组成20
习题与思考题22
第2章 视频图像数字化及质量评价方法23
2.1 视频信号23
2.1.1 视频信号的类型23
2.1.2 模拟视频信号24
2.2 视频信号的数字化26
2.2.1 彩色视频信号的数字化方式26
2.2.2 彩色视频信号的分量编码27
2.2.3 彩色空间转换30
2.3 数字视频格式30
2.3.1 ITUT BT.601建议的数字视频格式31
2.3.2 CIF格式32
2.3.3 高清格式34
2.4 图像质量的评价35
2.4.1 图像质量与失真效应35
2.4.2 图像质量的主观评价37
2.4.3 图像质量的客观评价40
2.4.4 数字视频客观质量评价47
习题与思考题53
第3章 图像压缩编码方法55
3.1 图像压缩编码的理论与方法55
3.1.1 信源模型及其信息熵55
3.1.2 无失真编码理论59
3.1.3 限失真编码理论60
3.1.4 图像压缩编码的基本方法63
3.2 熵编码65
3.2.1 Huffman编码65
3.2.2 算术编码69
3.3 预测编码76
3.3.1 差分脉冲编码调制76
3.3.2 图像的预测编码81
3.4 变换编码93
3.4.1 离散K-L变换93
3.4.2 DCT变换95
3.4.3 小波变换100
习题与思考题117
第4章 图像压缩编码标准119
4.1 概述119
4.1.1 图像压缩编码的标准化组织119
4.1.2 图像压缩编码标准化发展史120
4.2 静止图像压缩编码标准124
4.2.1 JPEG图像编码标准124
4.2.2 JPEG2000图像编码标准130
4.3 H.26x系列视频压缩编码标准137
4.3.1 H.261视频编码标准137
4.3.2 H.263、H.263 和H.263 视频编码标准142
4.3.3 H.264视频编码标准147
4.3.4 H.265视频编码标准158
4.4 MPEGx系列视频压缩编码标准173
4.4.1 MPEG1标准173
4.4.2 MPEG2标准178
4.4.3 MPEG4标准184
4.5 AVS系列视频压缩编码标准192
4.5.1 AVS视频编码标准192
4.5.2 AVS2视频编码标准199
4.5.3 AVS 视频编码标准206
习题与思考题209
第5章 图像通信协议211
5.1 图像通信协议体系211
5.2 图像通信的相关标准212
5.2.1 G系列标准212
5.2.2 T.120系列标准218
5.2.3 H.200系列标准219
5.3 H.320协议223
5.3.1 H.320协议框架223
5.3.2 H.320视频系统结构224
5.3.3 H.320会议电视终端结构225
5.4 H.323协议225
5.4.1 H.323协议框架226
5.4.2 H.323视频系统结构227
5.5 H.324协议230
5.5.1 H.324协议框架230
5.5.2 H.324M移动视频通信标准框架230
5.6 SIP协议231
5.6.1 SIP协议组成231
5.6.2 SIP的信令协议232
5.6.3 基于SIP的视频系统233
5.6.4 SIP与H.323的区别234
5.7 基于网络的数字视频传输协议236
5.7.1 实时传输协议（RTP）236
5.7.2 实时传输控制协议（RTCP）238
5.7.3 实时流协议（RTSP）240
5.7.4 资源预留协议（RSVP）242
5.7.5 RTP/RTCP、RTSP和RSVP的关系244
习题与思考题245
第6章 图像通信中的质量控制技术247
6.1 图像传输对网络的要求247
6.2 图像传输手段248
6.2.1 普通导线传输248
6.2.2 光纤通信249
6.2.3 无线通信249
6.2.4 微波通信250
6.2.5 卫星通信251
6.3 图像通信中的码率控制252
6.3.1 码率控制的必要性252
6.3.2 码率控制的基本原理252
6.3.3 码率控制的模式253
6.3.4 码率控制的典型方法255
6.4 图像通信中的差错控制256
6.4.1 编码端差错控制技术257
6.4.2 解码端差错隐藏技术260
6.4.3 编码端和解码端交互式抗差错技术262
习题与思考题263
附录A JPEG标准编码数据264
参考文献268