应用提升格式小波变换的数字水印算法

针对彩色文物图像在WEB共享时面临的版权保护问题,提出了一种改进的应用提升格式小波变换的数字水印算法.采用YCbCr颜色模型以保证视觉系统对亮度和色彩的敏感性;使用Daubechies9/7双正交小波对图像信号进行频域转换后嵌入水印,提高水印的抗攻击能力,同时采用提升格式实现小波变换,提高算法的稳定性;将水印图像的低频和中频信息嵌入到文物图像的中频信息中,并利用频域相邻系数关系动态地改变嵌入位置和数值来实现嵌入过程,提高水印嵌入的健壮性和安全性.实验结果表明,本算法在嵌入水印后,文物图像视觉质量损失较小,其峰值信噪比(PSNR)为51.602 4,高于同类算法;在抗几何攻击和有损压缩攻击等方面,效果比LSB算法和DCT算法有较大程度的提高.此技术可应用于数字博物馆等具有高精度安全要求的领域中.     

一种基于主成分分析的图像信息隐藏质量评价方法

评价信息隐藏方法的隐藏质量是信息隐藏研究的一个重要部分。针对传统的主客观评价方法存在的缺点和不足,提出了一种图像信息隐藏质量的评价方法。选取对图像信息隐藏比较敏感的10个图像质量评价量(IQMs),作为评价信息隐藏质量的特征量。利用主成分分析法对各特征量进行分析,排除各特征量之间的线性相关性,选择主成分量实现了对几种图像信息隐藏方法的综合评价。该方法灵活、高效,评价结果符合人眼视觉特性,是比较实用的图像信息隐藏质量评价方法。     

一种改进的可抗SPA分析的HSBH算法

SPA算法是检测LSB隐藏率行之有效的方法,本文从理论上证明了SPA可分析高位隐藏算法HSBH。实验表明,在隐藏率大于3%的情况下,可以准确检测其是否含有隐藏信息, 嵌入率的正确检测程度达到95%以上。同时给出了抗SPA分析的HSBH改进方法。改进后,无论嵌入量多少,SPA分析都将得到一个非常小的估计值,并做出未隐藏信息的错误判断,从而达到安全隐藏信息的目的。     

可抵抗SPA分析的HSBH改进算法

为了提高图像信息隐藏方法的鲁棒性以及增加隐藏容量,提出了一种可以抵抗SPA分析的HSBH算法.介绍了SPA方法的思想和原理,分析了高位空域隐藏算法HSBH,得出其并不能抵抗SPA分析的结论.进而对HSBH算法进行了改进,提出了一种有效的可以抵抗SPA攻击的方法.实验结果表明:借助SPA方法的思想,可以在隐藏率＞3%的情况下,准确检测其是否含有隐藏信息,正确检测率达到95%以上.改进后的HSBH算法,无论嵌入量多少,SPA分析都将得到一个非常小的估计值,并做出未隐藏信息的错误判断,从而达到安全隐藏信息的目的.     

音频信息隐藏与伪装技术的研究与实现

信息隐藏这门新兴的技术不同于传统的密码学技术,信息隐藏的意义就是将密文信息秘密地隐藏于另一非机密的文件内容中.本文利用混沌学的己有成果,在总结现代密码学理论的基础上,分析了目前信息隐藏技术的理论和各种方法,提出了基于混沌的信息隐藏算法.基于混沌的音频信息隐藏算法是把密文音频经过混沌加密后,将其双声道嵌入到载体音频的双声道中,其抗攻击能力和隐藏能力很强,提取的密文音频质量良好.仿真结果表明该算法是有效的和可行的.     

利用人眼视觉特性的低比特率小波图像压缩

图像压缩的视觉有效性直接与其所保留的视觉重要信息有关。心理生理学实验结果显示,人眼对图像的边缘、平滑、纹理区域的敏感度不同,同时对小波分解后不同子带部分小波系数的敏感度也不同。本文据此提出了一种新的低比特率小波图像压缩方法。该算法对图像不同区域小波系数进行不同的量化,同时对图像小波分解不同子带系数进行视觉重要性加权,保证优先传输视觉上最重要的系数。实验表明,本文算法适合于低比特率的图像压缩,将其嵌入EZW编码算法中,与传统的EZW算法相比,重构图像的主观视觉质量评价指标VIF(visual information fidelity)值更高,具有更清晰的视觉效果。     

基于混沌和LSB的盲水印算法研究

提出一种基于LSB的数字水印算法。该方法首先将水印图像经过Arnold变换,再将载体图像作4×4的分块。选取每个分块的其中一个像素最底位与水印图像序列进行异或操作,得到的值作为另一个像素最低有效位的值,从而得到嵌入水印信息的水印图像。实验结果表明,该方法嵌入的水印鲁棒性、隐藏性好,方法简单有效,对整体和局部攻击有较好的表现。     

基于边缘重构图像的边缘检测算法优选研究

边缘检测是视觉定位、零件缺陷识别、视觉测量等图像处理中的关键环节，其检测质量直接影响后续的图像目标识别与定位的精度。针对具体图像处理需选取合适的边缘检测算法的问题，提出了一种基于多方向滑动窗口线性插值重构法的图像边缘检测质量评价算法。首先，采用待处理边缘图像的最大连续非边缘矩形区域作为重构搜索窗口，设计了多方向滑动窗口线性插值图像重构法；然后，根据图像边缘的特征，建立了集成图像结构相似度和边缘错检率为性能指标的边缘检测算法的优选评价方法；最后，进行了实例应用，通过实验对重构算法的性能、优选方法的可行性和正确性进行了验证。研究结果表明：该边缘图像重构算法准确率最高，实验中重构图像的结构相似度可达到0.708 7,耗时320.902 1 s;采用该优选方法能快速地筛选出最佳的边缘处理算法，与人体视觉评价一致，便于实现边缘检测算法的智能优选和图像的智能处理目标。     

模拟退火的安全数据隐藏算法

以数据嵌入前后JPEG图像DCT系数统计分布的平均相对熵(ARE)作为信息隐藏的安全性度量,并以此作为优化指标,给出一种带调整的量化嵌入算法,通过模拟退火选择对统计分布破坏最小的调整变量。实验结果表明:对于五幅标准测试图像,本文算法较其他四种算法在容量上平均提高了1.86倍;而在平均相对熵指标上平均降低了38％。该算法不但具有较高的数据容量,并可有效地补偿数据嵌入导致的统计分布的变化,实现算法在统计意义上的安全性。     

在线视觉测量系统的刀具图像去抖动方法研究

研究视觉采集图像时由于机床电动机振动导致的刀具图像抖动问题。对比研究3种经典图像去抖动方法,在自适应L-R算法的基础上,针对自适应L-R算法的耗时性,结合金字塔的结构,研究一种自适应L-R算法—金字塔相结合的去抖动方法,以图像复原质量的主观评价方法和客观评价参量为标准,对该算法的实现进行定性认识和定量分析。同时以实验室自主研发的在线视觉刀具测量系统为对象,对算法实现进行实验验证。此算法具有较高的PSNR值和MSE值,而且计算时间骤减。通过在线刀具图像的采集和算法的实现,验证此算法具有去抖效果。     

Image tamper detection and recovery using adaptive embedding rules

Many image tamper detection methods implement authentication and recovery in units of blocks; however, these methods do not consider the characteristics of blocks to distinguish watermark embedding and detection modes, thus resulting in poor hiding effects. We suggest that embedding an excessive number of bits within a region with only a slight change in an image to record recovery information is unnecessary. In addition, more recovery information is required in a region with major changes to improve recovery quality. Therefore, this study used smoothness to distinguish the types of image blocks, and employ different watermark embedding, tamper detection, and recovery strategies for different block types to enhance hiding efficiency, authentication, and recovery effects. The experimental results regarding the authentication error rate and image quality showed that the proposed scheme has satisfactory performance.     

一种三路像素差值的视频隐写算法设计及实现

为了提高视频隐写的隐蔽性和隐藏量,介绍一种新的视频隐写方法并在VC++6.0下得以实现.在这种算法中,数据嵌在场景变化最大的I帧宏块中,人眼不易察觉,从而提高了视频隐写的隐蔽性.为了扩大秘密信息的隐藏量,现使用一种新的方法三路像素差值(TPVD)算法完成信息隐写.实验结果表明该方法具有较高的隐蔽性和隐藏量.     

基于视觉掩盖效应和奇异值分解的图像质量评测方法

图像质量的客观评测一直是视频和图像工程中富有挑战性的重要课题。传统的以PSNR为代表的检测方法对图像间的差异过度敏感,因此其结果常偏离主观感受;而以人眼视觉系统仿生理论为指导的评价方法则由于算法模型过于复杂而无法得到广泛应用。当前,基于图像特征参数检测的理论方法成为研究的新热点,设计能代表图像特征的参数是其关键。奇异值体现的是图像的内蕴信息,其对一定程度噪声扰动、比例伸缩、旋转、平移等具有较好的稳定性,因此非常适合作为图像的特征参数。本文通过将人眼视觉特性和图像本征特性相结合,设计一套基于视觉掩盖效应和奇异值分解的图像质量客观评测方法。该方法能在充分利用奇异值优势的前提下,根据视觉掩盖效应提高其对典型劣化形态的检测灵敏度,从而使评测结果与主观质量感受具有更好的相似性。     

Study of Image Denoising in Robot Visual Navigation System

In the technique of robot-assisted invasive surgery,high quality image is a key factor of the visual navigation system.In this paper,the authors have made a study of the image processing in visual system.Based on the analysis of plentiful denoising methods,they proposed a new method(S-AM-W)which combines Adaptive Median filter and Wiener filter to remove the main noises(Salt & Pepper noise and Gaussian noise).The simulation results show that it is simple,well real time,and has high Peak Signal-to-Noise Ratio(PSNR).It was found that the new method is effective and efficient in dealing with medical image of background noise.     

基于噪声抽取的信息隐藏方法研究

信息隐藏技术是在只具平凡意义的载体中隐藏需要进行保密通信的敏感信息,只要人类感觉系统无法察觉由此所引起的载体变化,则此通信中对外表现的只是载体的属性,除了通信双方之外的任何第三方并不知道在此平凡载体通信过程中存在着隐蔽信道,由此以减少敏感信息在信道传输过程中受到攻击的可能性,因此本文认为若将信息隐藏与加密技术结合使用则可以较为完善地解决高强度的保密通信问题.文中利用所提出的基于噪声抽取信息隐藏方法实现了上述方案,算法设计过程中主要考虑了图像质量、全比特恢复能力、保密性、反检测能力等方面的因素,最后给出了实验结果和反检测分析.     

一种基于图像配准的超分辨率重建方法

为了提高配准算法的精度并改善超分辨率重建图像的质量,提出了一种具有子像素级精度的图像配准方法。首先,对基于三参数模型的图像配准方法进行介绍并优化。然后,提出了基于四参数模型的图像配准方法,由于没有直接将旋转角度参量引入到运动模型中,有效地避免了原方法中泰勒级数展时的小角度假设。最后,根据配准算法所得到的子像素级运动信息,采用迭代反投影算法进行超分辨率重建。实验结果表明：该配准算法取得了更高的精度,平均平移误差减少0.0297像素 ,平均旋转角度误差减少0.3564度;重建图像具有更好的视觉效果,平均PSNR值提高0.75dB。可以被广泛地应用于相互间主要存在平移和大角度旋转的多幅低分辨率图像的大倍数超分辨率重建,满足了实际应用要求。     

低码率下任意形状感兴趣区域编码

针对任意形状感兴趣区域(ROI)编码算法在低码率下ROI重建质量差、编码时间长等问题,在优化的集合分裂树算法(SPIHT)基础上提出了一种适用于低码率的任意形状ROI编码方法.利用小波系数之间的空间位置相似性和所用小波滤波器的特征,以极少的码率实现了任意形状ROI掩模的描述,为提高算法效率奠定了基础;利用改进后的空间方向树结构以集合的形式测试ROI区域中更多的节点,提高了SPIHT中分类排序的扫描效率;以小波子带为单位的量化方法通过为每个小波子带选择合适的量化阈值优化了码流的输出,提高了低码率下ROI的重建质量.实验表明,提出的方法支持对多个任意形状ROI的编码;在不到0.04 bit/pixel的码率下描述出了整幅图像中任意形状ROI的掩模信息;在码率小于0.5 bit/pixel时,ROI的峰值信噪比(PSNR)比基于JPEG2000的多子带位平面平移(MSBShift)方法提高了2～7 dB,编码时间缩短了30％以上.该方法具有ROI的重建质量高、编码速度快等特点,适于在低码率下应用.     

以图像为载体的最大意义位(MSB)信息隐藏技术的研究

加密技术是保障通信安全的一种重要手段,然而信息经过加密后容易引起攻击者的好奇和注意,容易遭到攻击和破坏.为解决这一问题,就要把加密技术与信息隐藏技术结合起来,即把经过加密的信息作为待隐藏信息,加载到载体文件(本文采用网上常用的彩色图像文件)中传播.只要做到隐藏信息加载前后,载体图像的视觉效果的变化不能被人眼察觉即可.目前已知的用于信息保密的信息隐藏技术可分为两种,第一种是基于频域的信息隐藏技术,如扩频隐藏、DCT隐藏、子波隐藏技术等,若以彩色图像为宿主,则此类技术主要利用人眼对高空间频率分量上噪声不敏感的特点将待隐藏信息编码到图像的高频分量,以实现信息隐藏的目的,一般地,此类技术较难实现大数据量隐藏;第二种技术为空域隐藏技术,其典型做法是将待隐藏信息编码隐藏到宿主的最小意义位(LSB)上,由于其信息隐藏位置对图像的影响不大,因此安全性不高.本文提供了一种在空域中,利用图像像素数据的最高位实现信息隐藏的方法.本方法利用颜色量化技术对图像颜色进行归并,然后按照特定的格式存储,产生冗余空间,最后把待隐藏信息装载入冗余空间.该方法不仅能实现大数据量的信息隐藏,而且信息隐藏的位置是图像的最大意义位,这就使得信息隐藏的安全性比以往的最小意义位(LSB)信息隐藏技术有了更大的提高.     

基于梯度先验的水下图像恢复

由于水体对光线的吸收和散射作用,水下图像呈现出强衰减、高噪声和色彩畸变等问题,难以满足视觉观察和图像分析的需求。针对这一问题,提出了一种基于梯度先验的水下图像恢复方法,用以提高水下图像质量。首先,根据水下成像特性,建立水下图像梯度先验,水下图像中目标反射信息(水下清晰图层)的梯度大于散射噪声信息(水下噪声图层);其次,根据水下成像模型,对上述梯度先验进行表征建模;最后,建立水下图像的梯度分布优化函数,采用半二次优化方法分离出目标反信息,作为水下图像恢复结果。以UEIB和RUIE数据集为实验样本,与近年来所提出的5种水下图像处理方法进行比较,方法在定性和定量两类评价中均获得了出色的处理结果,峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)和水下图像质量评价指标(UIQM)评价指标分别达到20.066 5、0.696 1和3.902 9,均优于对比方法。因此,该方法能够有效地抑制水下图像噪声,提高水下图像的信噪比、清晰度和对比度。