面向视觉搜索的空间局部敏感哈希方法

目的 视觉检索需要准确、高效地从大型图像或者视频数据集中检索出最相关的视觉内容,但是由于数据集中图像数据量大、特征维度高的特点,现有方法很难同时保证快速的检索速度和较好的检索效果。方法 对于面向图像视频数据的高维数据视觉检索任务,提出加权语义局部敏感哈希算法（weighted semantic locality-sensitive hashing, WSLSH）。该算法利用两层视觉词典对参考特征空间进行二次空间划分,在每个子空间里使用加权语义局部敏感哈希对特征进行精确索引。其次,设计动态变长哈希码,在保证检索性能的基础上减少哈希表数量。此外,针对局部敏感哈希（locality sensitive hashing, LSH）的随机不稳定性,在LSH函数中加入反映参考特征空间语义的统计性数据,设计了一个简单投影语义哈希函数以确保算法检索性能的稳定性。结果 在Holidays、Oxford5k和DataSetB数据集上的实验表明,WSLSH在DataSetB上取得最短平均检索时间0.034 25 s;在编码长度为64位的情况下,WSLSH算法在3个数据集上的平均精确度均值（mean average precision,mAP）分别提高了1.2%32.6%、1.7%19.1%和2.6%28.6%,与几种较新的无监督哈希方法相比有一定的优势。结论 通过进行二次空间划分、对参考特征的哈希索引次数进行加权、动态使用变长哈希码以及提出简单投影语义哈希函数来对LSH算法进行改进。由此提出的加权语义局部敏感哈希（WSLSH）算法相比现有工作有更快的检索速度,同时,在长编码的情况下,取得了更为优异的性能。     

基于密钥分发和密文抽样的云数据确定性删除方案

针对云数据过期后不及时删除容易导致非授权访问和隐私泄露等问题,结合加密算法和分布式哈希表（DHT）网络,提出一种基于密钥分发和密文抽样的云数据确定性删除方案。首先加密明文,再随机抽样密文,将抽样后的不完整密文上传到云端;然后评估DHT网络中各节点的信任值,使用秘密共享算法处理密钥,并将子密钥分发到信任值高的节点上;最后,密钥通过DHT网络的周期性自更新功能实现自动删除,通过调用Hadoop分布式文件系统（HDFS）的接口上传随机数据覆写密文,实现密文的完全删除。通过删除密钥和云端密文实现云数据的确定性删除。安全性分析和性能分析表明所提方案是安全和高效的。     

融合图像感知哈希技术的运动目标跟踪

目的 为解决运动目标跟踪时因遮挡、尺度变换等产生的目标丢失以及传统匹配跟踪算法计算复杂度高等问题,提出一种融合图像感知哈希技术的运动目标跟踪算法.方法 本文算法利用感知哈希技术提取目标摘要进行模板图像识别匹配,采用匹配跟踪策略和搜索跟踪策略相配合来准确跟踪目标,并构建模板评价函数和模板更新准则实现目标模板的自适应更新,保证其在目标发生遮挡和尺度变换情况下的适应性.结果 该算法与基于NCC(normalized cross correlation)的模板匹配跟踪算法、Mean-shift跟踪算法以及压缩跟踪算法相比,在目标尺度变换和物体遮挡时,跟踪的连续性和稳定性更好,且具有较低的计算复杂度,能分别降低跟踪系统约6.2%、 6.3%、 9.3%的计算时间.结论 本文算法能有效实现视频场景中目标发生遮挡及尺度变换情况下的跟踪,跟踪的连续性和稳定性良好,且算法具有较低的计算复杂度,有利于实时性跟踪系统的构建.     

面向高维图像特征匹配的多次随机子向量量化哈希算法

为了解决高维图像特征的高效匹配问题,提出一种新的基于多次随机子向量量化哈希(MRSVQH)的索引算法.该算法根据随机选择的若干子向量的L2范数对特征向量进行量化,并根据量化值对特征向量进行散列,构建出哈希索引结构;为了提高搜索精度,类似的哈希索引结构被多次构建.搜索时仅考察与查询向量有相同哈希值的特征向量集合,缩减了搜索范围.实验数据表明,与经典的BBF和LSH算法相比,MRSVQH算法在图像特征的最近邻搜索精度和搜索速度方面都有较大的性能提升,在图像匹配和图像检索的应用中具有优势.     

结合哈希网络和敏感散列的图像检索推荐研究

面对当今社会的各种海量图像数据,基于图像内容的检索方法对于检索结果的查全率和查准率较为差强人意,并且对于相似图像的检索也会花费较长的时间。为了提升检索效率和检索结果的准确性,提出一种结合深度哈希网络和局部敏感散列的检索推荐方法。首先建立深度哈希网络模型完成对于图像内容特征的提取,并利用球哈希编码优化计算得到汉明空间距离作为特征度量方式,根据度量结果使用局部敏感散列构建索引表提高检索效率;然后对于被检索目标图像进行特性提取,计算汉明空间距离完成特征度量和散列映射,最后可以在索引表中匹配到最相似的若干图像,作为检索到的推荐图像。以泳装版型图像进行实验测试,所构建的推荐模型可以较为快速地完成相似图像的检索,具有较高的准确率。实验结果表明,设计的检索推荐方法基本可以实现相似图像的高效检索。     

一种加密域鲁棒图像哈希算法

随着云计算的发展,越来越多的多媒体数据存储在云端,出于安全需要,往往需要对其加密后再上传至云端进行存储或运算等操作.针对加密图像,在不具备图像明文内容的情况下,为了认证图像内容的完整性和真实性,提出了一种基于Paillier同态加密的鲁棒图像哈希算法.该算法主要由3个部分构成:图像所有者端图像加密,云服务器端密文图像哈希计算以及接收者端明文图像哈希生成.具体地,图像所有者对图像进行Paillier加密,并将加密图像上传至云服务器,由云服务器利用Paillier密码系统的运算法则执行加密域DCT与Watson人眼视觉特征等的计算,并利用密钥控制的伪随机矩阵增加哈希的随机性,接收者解密并分析接收到的密文哈希,生成明文图像哈希.实验结果表明,所提算法在鲁棒性、唯一性和安全性上具有较理想的性能.     

整合ChaCha20哈希运算的分块扩散自适应图像加密算法

目的 针对数字图像网络传输安全性和混沌加密算法自适应差的问题,提出一种基于ChaCha20哈希运算的分块扩散自适应图像加密算法(BDCH)。方法 BDCH算法首先通过分段线性混沌映射(PWLCM)产生的混沌序列填充明文图像,使其成为方形图像;其次,利用初始输入密钥及明文图像总和,通过ChaCha20哈希运算生成8×8的初始哈希矩阵,并与PWLCM混沌映射生成的伪随机序列作用,联合产生哈希密钥矩阵,PWLCM的迭代初值选取为初始密钥矩阵均值、初始密钥及明文图像归一化均值;然后,利用Arnold和PWLCM映射同步置乱扩散整幅图像,并分成互不重叠的8×8大小图像块;最后,采用哈希密钥矩阵对图像块进行两轮扩散,完成图像加密。结果 灰度及彩色图像的计算机仿真与性能分析表明,BDCH算法的信息熵、峰值性噪比、密钥敏感性指标优于其他加密算法,并且解决了直接使用初始哈希矩阵会产生的弱密钥问题,密钥空间大。结论 结合同步置乱扩散和哈希密钥矩阵非线性分块扩散的BDCH算法可有效抵抗各种攻击,安全性高、自适应性强,适合各种类型的灰度及彩色图像加密,潜在应用价值大。     

一种基于主成分的多表图像哈希检索方法

大数据时代的到来,快速而准确的索引算法对信息检索至关重要。针对基于随机投影构成的单表哈希检索方法导致搜索性能低的问题,提出一种基于主成分的多表图像哈希检索方法。为了得到高效的哈希编码保证不同语义样本特征的区分性,首先通过主元分析方法保留训练集具有区分性图像特征,此外利用特征聚类作为学习哈希投影的指引构建多个索引表;其次采用正交旋转矩阵对哈希投影进行优化,保证了相同语义的样本具有相似的哈希码。最后分别在CIFAR-10和Caltech-256数据集上与相关方法进行比较,实验结果表明提出的方法提高了检索性能。     

基于特征点相对位置的指纹图像感知哈希算法

生物指纹图像在身份认证、安全支付、访问控制等方面有着广泛的应用,而指纹图像感知哈希技术在指纹图像检索、生物特征识别与保护中具有重要作用。提出并实现了一种基于特征点相对位置的指纹图像感知哈希算法。首先利用短时傅里叶变换对生物指纹图像进行增强预处理;然后根据形态学变换提取指纹的特征点和中心核,在密钥的控制下随机选取特征点和中心核形成三角形,并计算各个三角形的形心;最后将形心坐标编码为感知哈希值,通过计算感知哈希值之间的欧几里得距离来判断指纹图像的相似度。实验结果表明,算法能够较好地满足感知哈希的各项性质要求。     

结构化稀疏谱哈希索引

为了对从图像中所提取的高维特征进行高效索引,考虑到图像原始高维特征所具有的内在结构化特性,结构化稀疏谱哈希索引算法是在传统谱哈希索引算法中引入结构化稀疏主成分分析,来求取图像高维特征内嵌子空间,进而实现图像索引.该算法中保持了原始图像数据特征之间的结构性信息,并使得视觉特征相似图像之间的汉明距离保持最小.实验结果表明,该算法优于位置敏感哈希、受限玻尔兹曼机、谱哈希以及稀疏谱哈希等索引算法.     

一种保序加密域数据库认证水印算法

加密域水印技术适用于云环境下的隐私保护（加密）和数据安全认证（加水印）.通过结合保序加密、离散余弦变换、密码哈希和数字水印技术,提出了加密域数据库认证水印算法.首先对数据进行保序加密,以达到对敏感数据内容的隐私保护;对加密后的数据进行分组和离散余弦变换处理,然后将交流系数的哈希（Hashing）值作为认证信息嵌入到直流系数中来认证数据的完整性;可通过比对交流系数的哈希值和从直流系数中提取的水印信息,来判断加密数据是否受到篡改.水印嵌入设计很好地结合了保序加密的特性,使得对加密数据的水印嵌入不会影响到明文数据的正确恢复,利用密钥对加水印的加密数据库直接解密可得到原数据库.实验结果表明：所提出的算法不仅能够用于保护数据库中的内容隐私,而且能检测出不同程度的篡改和有效认证数据库数据的完整性.     

A novel color image encryption algorithm based on image hashing, 6D hyperchaotic and DNA coding

In order to improve the key space of color image encryption algorithm, the sensitivity to the contents of plain images, the robustness against various types of known attacks, and to achieve the tamper location analysis, a novel color image encryption algorithm based on image hashing, six-dimensional (6D) hyperchaotic and dynamic DNA coding is proposed. Firstly, the color image is pre-processed and the hash sequence is extracted by image hashing algorithm which is used as the initial value and control parameter of chaotic system. Secondly, three color channels of the color image RGB are synthesized into a two-dimensional matrix and the pixels replacement are performed by using the improved two-dimensional chaotic map. Finally, a 6D hyperchaotic system is used to generate random sequences for DNA dynamic coding and arithmetic operations of color images, the encrypted image is obtained. The experimental results show that, compared with the existing methods, the proposed algorithm has a large enough key space, better plain-image sensitivity, better statistical and differential characteristics, as well as can resistant various forms of attacks such as noise and cropping, and the tampering image can be tamper-located analyzed, which has good security and strong robustness.

     

基于可搜索加密的密态知识图谱存储和检索方案

随着云计算的快速发展,知识图谱数据外包成为一种流行的趋势。医疗、金融等诸多领域中的知识图谱有着隐私敏感特性,然而云服务器并不是完全可信的,为了保护数据在云服务器上的机密性和完整性,需要使用加密等方式来保护知识图谱数据的安全。提出了一种基于可搜索加密的密态知识图谱存储方案,可以有效保护数据的机密性和完整性,并且支持在密态数据上的检索。该方案充分考虑了知识图谱实体及其关系顺序读取的必要性,从而对密态索引设计进行优化,加快检索效率。实验结果显示,密态知识图谱的一跳子图查询平均时间为非密态知识图谱的2.09倍,表明该方案在安全性和查询效率上取得了良好的平衡。     

无线局域网内敏感信息安全检索仿真

针对传统方法对无线局域网内敏感信息进行检索时,存在检索安全性较差的问题,提出一种新的无线局域网内敏感信息安全检索方法。设计由信息拥有者、信息查询者、云服务器以及三方管理机构构成的多用户系统。在无线局域网环境下下形成私钥与公钥,令网络信息拥有者从含大量文件的信息集中对敏感信息集合进行提取,由网络文件向量组成可搜索索引,从而完成多个敏感信息的自动加密,采用模糊加密算法将加密的敏感信息集合与安全的索引传输至云服务器端完成信息检索。实验结果表明,与传统方法相比,所提方法不仅有较强的抗关键字猜测攻击性能,而且计算代价小,检索安全性较高。     

基于离散小波变换和感知哈希的加密医学图像检索算法

针对加密存储在云服务器的医学图像安全检索问题,提出基于离散小波变换（DWT）和感知哈希的加密医学图像检索算法。首先结合Henon映射的特点对图像进行频域加密运算;然后,对加密医学图像进行小波分解,得到逼近原图的子图;其次,根据离散余弦变换（DCT）的特性,通过比较DCT各系数与系数均值的关系得到图像的感知哈希序列;最后通过比较感知哈希序列之间的归一化相关系数来实现对加密医学图像检索。与基于非负矩阵分解（NMF）的哈希算法相比,所提算法在高斯噪声下检索精度提高了近40%,且在JPEG压缩攻击、中值滤波攻击、缩放攻击和扭曲攻击下检索精度与之相差无几。实验结果表明,所提算法对于常规攻击和几何攻击具有较好的鲁棒性,同时降低了图像加密的时间复杂度。     

基于多项式函数和隐私保护策略的多关键字检索算法

针对一般检索算法在云计算环境下对大量加密数据不能有效进行多关键字检索的问题,提出了一种多项式函数结合隐私保护策略的检索算法,该算法可以进行有效的多关键字排列检索。首先,提出了一种基本策略,利用多项式函数隐藏加密的关键字;然后,寻找一种可以进行有效多关键字排列检索的模式。为了增强检索的保密性,提出了一种隐私保护策略,利用安全内积方法保护检索多关键字的私密性。最后,使用Enron电子邮件数据集作为实验数据库,分别在索引时间成本、暗门生成时间成本和查询时间方面评估了本文算法的检索和保密性能,实验结果表明,本文算法可在云计算中进行高效的加密多关键字排列检索。     

云环境下基于自然对数序列的似混沌序列图像加密方案

针对云计算中图像数据的安全问题,提出一种基于自然对数序列的似混沌序列图像加密方案.提出自然对数序列的概念,验证其似混沌特性;使用二维猫映射对图像进行像素置乱,并在此基础上利用SM3杂凑算法和自然对数序列进行像素值扰乱,得到加密图像;在离散对数的假设下,证明方案具有IND-CCA安全.仿真实验表明,该方案在安全性上与混沌...