QR码直接扩容技术

目的针对黑白QR码信息嵌入能力不足以及大容量信息存储的需求,提出一种QR码直接扩容技术。方法黑白QR码只有2种颜色的编码模块,每个编码模块存储1比特数据;彩色QR码拥有2n种颜色的编码模块,每个编码模块存储n比特数据,使QR码存储容量直接扩增n倍。基于HSV颜色空间模型,采用三元组配色模型进行编码模块的配色,以降低彩色编码模块间的混叠效应。采用图像对比度增强和K-Means聚类算法处理彩色编码模块的颜色偏离。结果通过对拥有16种颜色编码模块的彩色QR码数据存储性能进行分析可知,存储相同容量的数据信息,彩色QR码比黑白QR码的版本更低,QR码符号更小,实现了QR码存储容量的直接扩增。结论采用QR码直接扩容技术可实现存储容量的倍数扩增;采用K-Means聚类算法可大幅度降低彩色QR码编码模块之间的混叠效应,显著提高彩色QR码译码的正确率。     

基于k-Means算法的彩色QR码识别

为了降低彩色QR码解码过程中出现的混叠效应,提高彩色QR码解码的正确率,提出一种基于HSV颜色模型的k-Means聚类算法。为了选择适合彩色QR码的颜色空间模型,通过实验验证了在RGB,Lab,HSV 3个颜色模型下k-Means聚类算法的效果。在HSV颜色模型下,根据等欧氏距离的原则建立彩色编码模块的配色模型,最大程度地减小解码中颜色的混叠效应。彩色QR码解码预处理阶段,利用基于HSV颜色模型的光线补偿的k-Means聚类算法对彩色编码模块进行颜色分离,以提高解码的精度。研究结果表明:在HSV颜色模型下,k-Means聚类效果最好,图像区域分类效果最清晰;所建立的配色模型可以最优地为彩色编码模块配色;基于HSV颜色模型的光线补偿的k-Means聚类算法可以提高彩色QR码解码的正确率。因此,建立合理的配色模型进行彩色编码模块的颜色设置,同时采用基于HSV颜色模型的光线补偿的k-Means聚类算法进行颜色分割,可以大幅度地降低彩色QR码编码模块之间的混叠效应,从而显著提高彩色QR码解码的正确率。     

基于 QR 码的抗几何攻击数字水印

针对目前数字水印无法抵抗几何攻击的问题,提出了一种基于 QR 码的抗几何攻击数字水印算法。 将文字信息进行了 QR 码编码,所得 QR 码作为水印信息。 将载体图像进行一级离散小波变换,在变换后的低频子图中分块嵌入了水印信息。 实验结果表明,本方法可以抵抗常见的旋转、等比例和不等比列缩放攻击,同时对 JPEG 压缩也具有很好的鲁棒性,此数字水印技术能够广泛应用到数字作品的版权保护中。     

一种基于QR码的彩色图像数字水印

目的提出一种具有高度抗攻击能力的数字水印算法。方法将载体图像从RGB色空间转换到YCb Cr色空间,以其Y通道作为嵌水印通道;将文字信息编码为QR码作为数字水印,再对其Y通道进行离散余弦变换;最后在其中频区域嵌入数字水印。结果该算法重建的水印图像与原水印相似度极高,NC值达到0.99。同时,水印的嵌入对图像质量影响很小,PSNR值高达42.3115,且能抵抗多种噪声的攻击。结论该数字水印技术兼具了水印的安全性与鲁棒性,能够基本满足各类数字作品版权保护的需要。     

基于 DWT-SVD 和 QR 码的抗几何攻击数字水印技术

目的为了抵御QR码数字水印图像的几何攻击,提出一种基于奇异值分解和离散小波变换的数字水印技术。方法利用QR码编码规则,将文本信息编码生成宿主图像;将宿主图像进行对数极坐标变换,然后进行一级小波分解,利用奇异值分解原理在其低频分块中嵌入置乱后的水印图像,形成含水印的QR码图像。结果实验结果表明,该算法可以使QR码水印图像抵抗旋转、缩放、平移(RST)等几何攻击。结论算法有良好的鲁棒性和不可见性,能够作为一个可行的版权保护和认证的工具。     

基于QR码的多图像关联成像算法光学加密机理研究

目的研究解决多图像的关联成像加密问题。方法采用双重QR编码处理,将多图像的关联成像加密问题转变为单个QR码图像的关联成像问题。结果 QR码作为关联成像的成像物体,能在远低于传统关联成像采样率的条件下重构出清晰的图像,实现信息的高质量恢复。结论在保证图像质量的情况下,该算法的安全性较高,能有效抵抗一定的噪声攻击和统计分析攻击,并极大地减少了加密系统对多图像的加密成本。     

基于生成对抗网络的QR码去模糊算法

目的 针对包装产品上QR码在采集过程中的运动模糊、失焦模糊,长期磨损形成的自模糊和环境中的噪声等因素,导致QR码无法识别的问题,提出一种基于生成对抗网络的QR码去模糊算法。方法 采用深度学习模型生成对抗网络对模糊核和环境噪声具有的强大拟合和估计能力,提取模糊QR码图像与真实图像的深层特征和差距,并通过生成器与判别器不断迭代对抗,使生成器具有由输入的模糊QR码产生与之对应的去模糊QR码图像的能力。结果 生成器能较好地对模糊核和环境噪声进行估计,而且能够实现对数据集内多种不同模糊程度QR码的去模糊,去模糊QR码图像效果较好,处理时间快,识别率较高。结论 采用基于生成对抗网络的QR码去模糊算法能够广泛应用于包装产品外壳上QR码的预处理过程,泛化能力较好,能有效提高扫描识别率。     

基于 SDAE 的受损 QR 码恢复算法

目的针对包装产品外壳上黑白QR码易受到污渍侵蚀损坏,长期磨损易模糊,以及图像采集过程易出现失焦模糊、运动模糊,导致无法完成识别需求,提出一种基于栈式降噪自编码器的受损QR码恢复的预处理方法,达到显著修复包装产品上受损的QR码图像并提高其识别率的目的。方法通过深度学习模型栈式降噪自编码器,可以将受到噪声干扰的像素点根据受损像素数据映射到以标准数据为参照的高概率数值点,实现整个受损QR码基于像素点的重构恢复,从而提高识别率。结果通过对实验QR码进行高斯模糊、随机污渍侵蚀等多种方式的损坏,能够将识别率较低或完全不能识别的测试图像集恢复出高质量的QR码图像,显著地提高了识别率,并且速度快、可重复性好。结论采用基于栈式降噪自编码器的受损QR码恢复的预处理方法,能够重建受损的QR码,并可以广泛应用于包装产品QR码识别前的预处理,以提高识别率。     

符号特征QR码定位和校正算法

针对光照不均匀和背景环境复杂时快速响应矩阵码(quick response code,QR)难以定位以及Hough变换校正不确定性的问题,提出一种新的基于符号特征的QR码提取和校正算法。利用符号特征寻找满足三层包围关系的连通区域图形,从而达到对QR码的定位,利用定位点坐标实现对QR码的校正。实验结果表明:该算法对QR码的定位和校正简单、快速、准确。     

隐含式防伪磁码及鉴别技术研究

一种定量鉴别标识物微磁编码的机械物理特征以达成译码的新型防伪技术。由于其隐含性、微量化、多特征编码及加密技术、低成本、操作快速简便的特点而成为极具应用前景的新型防伪技术。包括为提高隐含式防伪磁码与防伪力度的基础性研究及鉴别仪、微机系统分析仪及微磁性特征编码标识物的研制内容。该成果的推广应用将成为国家技术监督、防伪打假的有力工具。     

改进的基于 QR 码的数字全息水印

目的提出改进的基于快速响应矩阵码(QR码)的数字全息水印。方法利用加密傅里叶全息技术对QR码进行加密并生成全息图,在标准颜色空间下,抽取彩色载体图像的L分量进行二级小波分解,将全息图嵌入到其分解后的低频系数中,以实现水印信息的隐藏。为提高QR码译码成功率,对提取后的水印进行十字型中值滤波处理。结论 QR码水印能够保存完整的水印信息,比普通图像水印鲁棒性强,且相比于其他基于QR码的数字全息水印算法具有更强的鲁棒性。     

基于QR码的DWT-SVD数字水印算法

目的 结合奇异值和小波变换的优点, 针对彩色载体图像进行水印的嵌入和提取, 提高水印的鲁棒性和安全性。方法 根据基于DWT-SVD的数字水印算法, 对彩色载体图像进行RGB到Lab颜色空间的转换, 对L分量作二级离散小波变换, 选择低频子带并对其进行奇异值分解, 同时对原始QR码水印进行奇异值分解。最后根据人眼视觉系统 （HVS） 特性, 选择合适的嵌入强度因子嵌入水印。结果 文中算法对于高斯噪声、 椒盐噪声、 斑纹噪声和泊松噪声、 JPEG压缩、 小角度的旋转攻击、 缩放攻击以及对比度增强有一定的鲁棒性。结论 该算法能够抵抗常见的水印攻击, 满足数字防伪以及版权保护的需要。     

隐含式防伪磁码及鉴别技术研究

一种定量鉴别标识物微磁编码的机械物理特征以达成译码的新型防伪技术。由于其隐含性、微量化、多特征编码及加密技术、低成本、操作快速简便的特点而成为极具应用前景的新型防伪技术。包括为提高隐含式防伪磁码与防伪力度的基础性研究及鉴别仪、微机系统分析仪及微磁性特征编码标识物的研制内容。该成果的推广应用将成为国家技术监督、防伪打假的有力工具。     

基于QR码和DWT-SVD分解的双水印算法

目的为了进一步提高水印的鲁棒性和保护性,文中提出一种基于QR码和DWT-SVD分解的双重水印方案。方法将次级水印的奇异值嵌入主水印经一级离散小波变换后低频系数的奇异值中,再将含有次级水印信息的主水印奇异值嵌入主图像的二级小波变换后低频系数的奇异值中。结果经仿真实验发现,文中算法的主水印和次级水印PSNR值可达66 dB和60 dB,并对于高斯噪声、JPEG压缩、JPEG2000压缩、旋转攻击、对比度增强以及缩放攻击有一定的鲁棒性,攻击后提取的水印相关系数接近于1。结论算法属于非盲水印,在多种攻击情况下都能检测到次要水印,但有时候主水印会严重失真。     

基于QR码的抗几何攻击数字全息水印

目的针对含水印QR码图像在扫描和解码过程中的几何攻击,提出一种基于数字全息和傅里叶-梅林变换的数字水印技术。方法以傅里叶-梅林变换构建几何不变域,并利用全息图的不可撕毁性,将水印以全息图的方式隐藏在QR码图像离散傅里叶变换中频幅度谱部分。结果通过对比实验表明,提出算法可以有效抵抗对含水印QR码图像进行的剪切、缩放和旋转等几何攻击,且算法简便,嵌入信息量大。结论在不影响QR码正确识别的基础上,提出算法的鲁棒性和不可见性之间能达到较好的平衡。     

基于QR码和DWT-SVD技术的双彩色盲水印算法

目的为了进一步提高盲水印算法的嵌入能力和鲁棒性,提出一种基于QR码和SVD分解的强鲁棒性双彩色盲水印算法。方法基于Arnold变换对水印彩色QR码分通道置乱加密并归一化;将彩色载体图像分通道进行小波变换,并对三级低频子带进行4×4分块SVD分解;通过调节每一子块酉矩阵(2,1)和(3,1)坐标系数的差值将水印信息嵌入到载体图像对应通道中。结果实验结果表明算法具有较高的鲁棒性,对裁切、旋转、JPEG压缩、高斯噪声、椒盐噪声、高斯滤波、中值滤波、对比度增强等攻击具有较强的鲁棒性。结论由于算法在提取过程中不需要任何原载体图像相关信息,属于盲水印算法,因此文中提出的双彩色盲水印算法在数字产品版权保护中具有较大的实用价值。     

基于Hough变换旋转校正的QR码全息水印算法

目的为了解决QR码图像不易隐藏水印的难题,提出一种针对QR码载体图像的强鲁棒性频率域数字水印算法。方法利用经双随机相位调制的傅里叶全息技术对水印进行加密,同时对QR码载体图像进行包含高斯模糊以及去除视觉敏感区域的预处理,将全息加密水印的奇异值矩阵加权嵌入到经过二级小波分解的QR码的中频系数后进行还原。Hough变换通过坐标系转换检测QR码图像同方向边缘的直线,后进行旋转校正,以提取水印。结果在合适的嵌入强度下,水印保持了良好的不可见性(PSNR=32.3)。经过二值化攻击、信号处理(滤波、噪声、压缩)、几何变换(平移、旋转、缩放)以及打印扫描处理等一系列攻击,提取出的水印依旧清晰可见。结论提出的算法针对各类攻击有较强的鲁棒性,可抵御任意角度旋转攻击,同时兼顾水印的不可见性,针对QR码的防伪技术具有一定的应用价值。     

基于喷印工艺的彩色QR码生成参数优化研究

目的提高彩色QR码的喷印识别率。方法选取嵌入信息量、纠错等级、颜色转换、码眼转换等4个QR码生成参数,在不同打印尺寸和打印分辨率的喷印条件下进行实验,计算彩色QR码的喷印识别率,并提出优化方案。结果研究了各种参数影响彩色QR码喷印识别率的大小,打印尺寸、嵌入信息量、打印分辨率、纠错等级、颜色转换、码眼转换等6种参数对喷印识别率的影响依次递减。结论通过选择合适的参数优化方案,可提高彩色QR码的喷印识别率。     

基于强度和梯度先验的L0正则化模糊QR码识别

目的研究因机械抖动,拍摄器材与图像存在一定距离或相对运动而产生运动模糊、散焦模糊等情况下的模糊QR码图像识别。方法采用基于强度和梯度先验的L_0正则化方法对模糊QR图像进行去模糊。优化模糊核尺寸的人为预估问题,提高程序效率。对1至15类常用QR码图像进行模糊仿真,再通过盲提取获得模糊核,用峰值信噪比PSNR值衡量该方法在QR码图像去模糊的复原精度。结果PSNR值随着QR码图像复杂度的增加而相对减少,但因QR码存在一定的容错率,在PSNR值为13以上且噪声、振铃小的情况下就能够被识别。文中算法相较于其他算法在型号较高的模糊QR码恢复方面识别率更高。结论基于强度和梯度先验的L0正则化方法对模糊QR码的恢复效果显著,且不是只针对某一类模糊QR码图像,对于多种类型的模糊QR码图像恢复都能有很好的效果。     

基于二值随机森林的非均匀光照QR码重构算法

目的 现实生活QR码在识别过程中,易受到非均匀光照因素的影响,导致QR码无法识别,为此提出一种基于二值随机森林的QR码像素值重构算法。方法 依据QR码图像的双峰特点和梯度值相等的特性,用于提取非均匀光照下受损QR码局部像素特征,并利用随机森林的分类方法确定QR码局部矩阵中间单个像素值,逐步实现受损QR码所有像素值的重构恢复。结果 实验表明与其他方法相比,该算法模型能够很好地利用局部特征提取QR码的真实像素值,并对受损QR码图像进行恢复,实验结果图像均具有较高水平。结论 采用基于二值随机森林的QR码重构算法,能够很好地处理因非均匀光照而导致的识别出错问题,并可以广泛应用于生活中的QR码识别过程,具有较强的实用性。