Confined‐error‐diffusion algorithm for flat‐panel display

Abstract— The reduction of a structural pattern at specific gray levels caused by digital halftone methods is the subject of this paper. This problem is more severe in some flat‐panel displays because their black levels typically are brighter than other display blocks. A patented halftone algorithm, confined error diffusion (CED), that confines the error‐carry within the dither mask is described and extended. First, the CED algorithm that dynamically applies random error diffusion or the ordered‐dither method, depending upon image content, is described in detail. Finally, we propose an advanced CED algorithm for improving the gradation characteristics of the CED algorithm. The performance of the proposed algorithms is compared to the experimental results for natural test images. In order to verify the halftone quality, a structural similarity measure for color images by taking into account the interrelation between color channels is proposed, and the results based on the proposed method, the color similarity measure method, is given.     

基于点扩散和误差扩散的半色调自隐藏算法

将秘密图像隐藏在一幅基于点扩散或误差扩散的半色调图像中,实现基于点扩散和误差扩散的半色调自隐藏算法;以基于点扩散的双向共轭信息隐藏算法为基础实现基于点扩散的灰度半色调自隐藏算法,将该算法扩展到基于误差扩散的灰度半色调图像,提出基于误差扩散的灰度半色调自隐藏算法;以最新的基于点扩散和误差扩散的新共轭数据隐藏算法为基础,提出基于点扩散和误差扩散的彩色半色调自隐藏算法。将四类自隐藏算法进行实验验证,对不同半色调自隐藏算法的性能进行了比较。结果表明在相同参数下,基于误差扩散的彩色半色调自隐藏算法具有最好的性能。     

Digital halftoning by iterative isotropic error feedback

An error diffusion scheme for digital halftoning is proposed. The scheme is an iterative and isotropic error feedback process. Also, to compensate for the nonlinear tone reproduction by laser printers due to ink drop overlaps, we incorporate Pappas-Neuhoff's simplified printer model into the new error diffusion scheme. It appears that the proposed halftoning technique enhances the perceived tone continuity of halftone hard copies, and it alleviates the objectionable structured halftone textures of some existing methods. In addition, a mechanism is suggested to preview a halftone print on a gray-level CRT monitor. The user can interactively set the desired brightness of the halftone print and balance image contrast and tone continuity, which are two mutually exclusive subjective criteria for halftone reproduction.     

抖动半调图像跳黑块无损压缩算法

提出了一种有序抖动半调图像跳黑块无损压缩方法。通过分析抖动半调图像特性,对半调图进行分块及块间异或预处理,使其转变为较大面积黑色区域中夹杂着零星白点的二值图像,接着运用跳黑块编码法对其无损压缩。在跳黑块编码中,对只有一个白像素的非黑块采用特定的短码字编码;对其余类型的非黑块采用直接编码。实验结果表明,改进的跳黑块编码能在一定程度上对非黑块进行有效压缩,且新算法不但具有较高的压缩效率,时间、空间复杂度也较低。     

基于图像边缘检测的变系数误差扩散方法

误差扩散算法是一种重要的图像半色调化技术,被广泛应用于各种二值化的输出设备当中,但传统的误差扩散算法生成的半色调图像易出现"蠕虫"现象和边缘模糊。针对此问题,本文提出一种结合图像边缘检测的变系数误差扩散方法,该方法以Ostromoukhov提出的变系数误差扩散算法为基础,利用其优化后的误差扩散系数,可以较好地克服"蠕虫"现象。在此基础上,采用Sobel算子检测图像的边缘并沿边缘方向修正误差扩散滤波系数,以较好地保持原图像的边缘特性。实验结果表明,利用该方法产生的半色调图像不仅具有蓝噪声特性,而且边缘结构清晰。     

图像半色调化算法研究综述

半色调化算法是图像打印输出的关键技术之一。介绍了简单阈值比较算法、使用随机数的半色调化算法、误差扩散算法、点扩散算法、按序抖动算法和抖动算法等一系列半色调化算法,并揭示了这些算法之间的联系。为了高效率地对图像做半色调化操作,商用光栅图像处理器一般使用抖动算法。抖动算法生成的半色调化图像的质量取决于所采用的抖动矩阵。基于几何分割设计半色调化抖动矩阵的方法可以在满足堆栈限制的前提下优化半色调化图像的质量。使用随机数的半色调化算法可以消除图像半色调化中产生的莫尔纹。随机半色调化算法的基础是将一定数量的随机点均匀地分布到一个正方形区域中。Asano提出了随机点均匀分布问题等价于圆形装填问题的命题,本文对该命题给出了初步的证明。最后,给出了一些有待进一步研究的图像半色调化课题。     

基于K-means聚类的数字半色调算法

数字半色调是在二值设备或多色二值设备上实现图像再现的一门技术,提出将K-means聚类法应用在数字半色调技术中。算法中应用人类视觉系统模型(HVS)和印刷模型最大限度减少原始灰度连续调图像和半色调图像之间的视觉误差;利用K-means聚类法将灰度图像划分成聚类分区,在每个聚类分区应用最小平方法(least-squares)最小化二值半色调图像和原始灰度级图像之间的平方误差,所构造的半色调算法与基于模型的最小平方法(LSMB)算法相比,随着聚类分区的增加,图像平滑且边缘清晰度增加,尤其是在图像细节部位。与LSMB算法比较,该算法的均方误差值有所降低,而权重信噪比和峰值信噪比提高了0.2～2 dB,模拟实验结果验证了算法的有效性。     

基于误差扩散的图像分存方案

提出一种基于误差扩散的(n,n)阈值图像分存方案。使用该分存方案可以将一幅秘密的二值图像分存成n幅有意义的半色调图像。使用这n张半色调的分存图可以无损恢复出原来的秘密二值图像,而任何少于n幅的分存图都无法得出原秘图的任何信息。实验表明,使用这个分存方案,能够产生出视觉质量较好且有意义的半色调图像,而且当任何一张分存图缺失时,恢复出来的图像都只是噪声图,分存方案的安全性得到保证。     

基于DCT算法的半脆弱数字水印算法研究

提出一种基于DCT 变换的半脆弱数字水印算法研究。该算法将原始图像进行分割,通过DCT 变换生成水 印,基于密钥生成矩阵并嵌入到图像块中。利用被篡改的图像半色调图和提取水印的差异进行篡改定位。实验仿真结果表 明,该算法篡改定位精度较高。     

基于AES的数字图像置乱方法

以图像信息安全问题为背景，介绍了高级加密标准（AES）：Rijndael算法，并在此对称分组密码算法的基础上，提出了密钥控制下采用AES算法进行图像置乱与恢复的方法。该方法既安全又简便。实验结果显示了图像置乱的效果，通过直方图的比较对此进行一定的分析，结果表明，这种方法能达到较好的加密与解密效果，而且易于实现。     

多级半色调技术在电纸书显示优化中的应用

针对电纸书显示屏灰度等级不足的问题,提出了利用半色调图像处理技术的改进算法实现电纸书显示优化的方法.在阐述半色调技术与电子纸特点的基础上,介绍了抖动算法和误差扩散算法,通过对这两种算法进行改进提高电纸书显示的灰度级数及视觉效果.其中重点对误差扩散算法中的阈值、滤波器及扫描方式的设定进行设计,并提出一种基于误差动态检测的新的改进算法,能有效提高图像灰度级数,改善电纸书的图像显示质量.最后在电纸书系统平台上实现仿真,通过质量评价参数客观地评测了各种算法.     

基于混沌和数字签名的图像数字水印

该文提出了一种基于混沌映射和数字签名的数字水印系统。用混沌映射对原始图像进行处理 ,生成一张与原始水印大小一样的图像块 ,计算图像块的每一子块的均值 ,把图像块转换成一个二值图像 ,然后将该二值图像与原始二值水印作运算得到一个新的私有水印 ,水印的还原过程与以上过程相反。结合数字签名技术把原始图像所有者有关信息通过认证中心进行认证签名 ,从而能够保证了水印的安全性。实验结果表明 ,本方法对一般图像处理具有一定程度的鲁棒性     

基于扩展Zig-zag变换的数字图像置乱方法

文章针对传统数字图像置乱方法过于复杂的问题,提出一种利用扩展的Zig-zag扫描变换对数字图像进行置乱的方法。针对单方向的Zig-zag变换造成某些像素点位置始终不变的问题,提出从四个方向进行多次Zig-zag迭代置乱,并将四个方向的迭代次数作为密钥以便对置乱的图像进行还原。实验结果表明,该算法具有很好的图像置乱效果,安全性较高,且算法简单操作易实现。     

基于半色调技术的印前图像篡改检测方法

本文印前图像特指图像数字排版经编辑确认后的数字印刷样张,其以栅格处理器分色后的加网二进制形式存储.数字样张一经确认,其来源的合法性便不受怀疑.但是,从印刷的整体流程来看,数字样张的存储、传输过程中仍有较大的篡改风险.现有的复制移动篡改检测算法存在特征维度高、计算开销大或检测率较低等问题,而且不适用于分色后的二进制样张.本文提出了一种基于半色调图像网点密度特征的Copy-Move篡改检测方法,该方法针对分色处理后的CMYK目标图像的二值量化处理,采用滑动分块的方法对目标图像进行分块,通过提取图像块CMYK四个通道的局部网点密度特征对图像块进行篡改检测.实验结果表明,该方法在图像篡改检测上较以往方法相比具有较低的时间复杂度和较高的检测率,并且对图像篡改区域的旋转攻击、小尺度缩放攻击等具有较好的鲁棒性.     

一种改进的基于蓝噪声的误差分散算法

传统的误差分散算法大大促进了数字半调技术的发展。但由于该算法采用类似扫描仪的处理路线,简单的误差分散核,固定的阈值,并且忽略了关键灰度、点增益、图像色调,很容易出现比较明显的人工纹理。论文提出了一种改进的基于蓝噪声的误差分散算法。该算法采用可变的处理路线,多灰度误差分散核,并且根据图像色调、点增益自动调整量化阈值和关键灰度的误差分散系数,达到了较好的视觉效果。     

一种基于DWT域的彩色图像数字水印算法

针对目前实用的彩色图像数字水印技术不多,特别是灰度级水印信号的嵌入算法比较少,文章提出一种二维的DWT彩色图像数字水印的新算法。基本思想是：选取二维条形码作为嵌入的水印,在嵌入之前对其进行二值化,再对结果进行分块并且对各个子块进行编码,最后将各个子块合并后的图像按照某种顺序排列作为水印。考虑到人类的视觉系统（HVS）特点,我们采用YIQ色彩空间,将水印信号嵌入到载体图像的亮度分量Y的DWT后的低频系数上。实验结果证明该算法对加噪,JPEG压缩,低通滤波,中值滤波,几何剪切等攻击具有很好的鲁棒性。     

Neural network based method for image halftoning and inverse halftoning

A hybrid neural network based method for halftoning and inverse halftoning of digital images is presented. The halftone image is performed by single-layer perceptron neural network (SLPNN), and its corresponding continuous-tone image is reconstructed by radial-basis function neural network (RBFNN). The combined training procedure produces halftone images and the corresponding continuous tone images at the same time. The PSNR performance and visual image quality of these contone images achieved is comparable to the well-known inverse halftoning methods. The resultant halftone images compared with the error diffusion halftone are visually good, too. Furthermore, we apply different kinds of halftone images to a bi-level image compression method, called Block Arithmetic Coding for Image Compression (BACIC), which is better than the current facsimile methods.     

基于混沌映射的图像块加密算法

针对图像置乱和扩散加密算法中的漏洞,提出一个明文信息可以参与的加密算法.通过耦合混沌序列来提取部分明文信息,采用提取的明文信息控制密钥的产生进而对明文加密.在加密的过程中,利用计算机二进制的特点进行分块加密,并对图像进行扩散处理.理论分析和仿真实验结果表明,该算法具有足够大的密钥空间,密文对密钥很敏感,能够抵抗明文攻击和统计攻击,比仅对图像置乱和扩散加密更安全,并且加密效果较理想,可广泛应用于信息安全领域.     

黎曼流形上半调图像的协方差建模与贝叶斯分类方法

针对半调图像分类问题,提出黎曼流形上的协方差建模方法和贝叶斯分类策略.根据半调图像傅立叶频谱的特点,提出一种基于模板矩阵的特征获取方法,并结合频谱信息形成协方差矩阵描述方法.通过引入有效图像判决规则和分块技术,提出一种协方差矩阵提取算法.利用样本的局部特性和核密度估计方法,实现黎曼流形上的贝叶斯分类策略.实验中研究阈值参数的选择策略,与5个相似方法进行分类性能比较,探讨有关参数对性能的影响.实验结果表明,所提出的方法在Q=32或64和L=10~15时其分类错误率低于4%,建模时间开销低于100ms,且优于5个相似方法.     

基于图像特征的数字图像置乱程度衡量方法

数字图像置乱程度是评价数字图像置乱算法的重要方面,对数字水印算法的研究也起到重要的指导作用,提出了一种新的图像置乱效果客观评价方法.该方法首先得到整幅置乱图像的特征向量,将置乱图像进行最优分块,得到每个图像块的特征向量,应用灰色关联分析对图像置乱程度进行度量.该方法不仅反映了整幅置乱图像的全局特征,还反映了图像的局部特征.实验结果表明,该算法与视觉上的主观评价结果基本一致,且适用于各种类型的加密图像.