前言

Preface美国著名的未来学家Alvin Toffler在他的《力量转移》一书中指出： 以信息为基础创造财富体系的崛起是当代经济方面最重要的事情，知识已成军事和经济中最重要的因素。在当今综合国力的竞争中，谁掌握信息并使之转化为经济优势，谁就将取得胜利。

目前，以数字技术、网络技术和多媒体技术为代表的信息技术革命正把人类社会由工业化带入崭新的信息时代，它广泛而深刻地影响着人类的生产方式、生活方式和思维方式，影响着包括文化生活在内的社会生活的各个领域和各个层面。

图像是视觉信息，人们通过可视能够有效地组织与提取有用信息，利用可视化可以有效地表示信息。因此，在人类获取的信息中，图像信息就占到70%～80%。例如电视、电影、网络多媒体、办公自动化、计算机辅助设计与制造、多媒体教学、遥感、监控、地理信息系统、影像诊断、机器人等都涉及图像信息，我们每一天都离不开它们。图像技术作为信息时代的核心技术之一，已经融入国民经济和社会的各个领域，并深刻影响着人们的生活。为了更好地适应和指导工作，为了提高和丰富生活的品质，人们需要了解图像信息和图像系统的基本原理。这将为我们研究和设计更多更好的图像信息系统，为加速我国信息产业的技术进步打下扎实的基础。

本书是为清华大学电子信息工程专业“图像信息系统原理”课程编写的教材。它从图像电子学的角度出发，兼顾经典和新技术的发展，同时结合实际的应用，比较全面地介绍了图像信息系统的组成原理和应用。

全书共7章。第1章导论，介绍了信息媒体和图像信息的概念、图像技术的发展史和图像科学涉及的关键技术、图像技术的主要应用领域以及相关的诺贝尔奖获奖的情况。第2章介绍图像的视觉特性和光度学的有关基础知识。第3章介绍图像视频信号的组成原理，涉及色度学和电子扫描的原理、视频信号的有关标准以及常用的测试信号。第4章重点介绍图像的编码，包括作为模拟方式编码的三大彩色电视制式； 作为数字编码的PCM、DPCM、变换编码和熵编码； 以及常用的图像压缩编码标准，例如H.26×、JPEG×、MPEG×等。第5章介绍了典型的图像应用系统，包括高清晰度电视与立体电视在内的广播电视和应用电视、数字电视与网络电视。作为非电子扫描的图像系统，本书介绍了遥感系统的红外与多光谱扫描仪，以及医学图像系统的伽玛照相机和核磁共振成像等。第6章主要介绍图像的输入、输出和记录设备，包括CCD和CMOS数字摄像器件与CRT、LED、LCD、PDP、SED、OELD、LCOS和DLP等显示器件的原理，以及彩色摄像机、显示器和平板大屏幕显示和投影系统的原理； 作为以记录图像信号形式的磁带录像、磁盘阵列和光盘录像等的原理，作为以记录影像的胶片等图像的存储与记录设备的原理； 作为图像硬复制输出的光印刷机、热敏印刷、喷墨和针式打印设备等的原理。第7章是为后续的“数字图像处理”(算法)等课程做准备，介绍图像信息基础理论的几个概念和图像的质量评价方法，并简要介绍了多种实用的图像显示规格和图像文件。为了方便教学，使读者加深和巩固对知识的理解与应用，本书中各章均配有习题和思考题。

本书是从硬件系统组成的角度出发，全面介绍图像信息系统原理的教科书，其内容比电视原理方面的书籍涉及的内容更系统、更广泛，除了传统电视外，更注重新技术的介绍，同时还涉及图像技术在计算机多媒体、遥感、医学影像诊断等方面的应用，适合作为高等学校信息类专业的本科教材，也可以给从事电视以及视频应用、计算机多媒体等图像处理领域的科技人员作为参考书。另外，由于本书还包括有较多的视觉和色度学方面的知识，因此，也可以作为绘画、印刷、生物，医学等专业的参考书。

在此特别感谢赵世霞、谭章熹、岳峣、董永兰等同志，他们在本书的编写过程中，参加了绘图、校稿等工作，给予了作者极大的支持。还十分感谢与该书相关的清华大学出版社的编辑和工作人员。

由于作者的水平有限和经验不足，疏漏和谬误之处在所难免，敬请专家、读者批评指正。

编者

2006年8月于清华园