基于融合鲁棒特征与多维尺度变换的紧凑图像哈希算法

目的为了增强哈希序列对任意旋转角度的鲁棒性与识别能力,提出一种基于融合鲁棒特征与多维尺度变换的紧凑图像哈希算法。方法首先,利用双线性插值来固定图像的哈希序列长度,获取规则尺寸的图像;借助高斯低通滤波对规则图像完成过滤操作,消除噪声污染和插值误差对哈希生成的影响;将滤波图像转换到YCbCr颜色空间,提取亮度Y分量,增强哈希对亮度调整的鲁棒性;利用极坐标变换LPT方法处理亮度Y分量,输出二次图像;引入SVD机制来分解二次图像,获取其抗旋转的鲁棒特征;同时,根据Fourier变换与残差机制,获取Y分量的局部显著特征;随后,将这2种特征组合,形成融合鲁棒特征,将其视为中间哈希序列;引入多维尺度变换,对中间哈希序列完成压缩,获取紧凑哈希;基于Logistic映射,完成紧凑哈希序列的加密,形成目标哈希;通过计算真实图像与待认证图像之间哈希序列对应的Hamming距离,根据预设阈值,完成图像识别。结果测试数据表明,较已有的哈希方案而言,所提方案拥有更高的鲁棒性和更紧凑的哈希长度,呈现出更为理想的ROC曲线,在多种攻击下,其稳定的正确识别率保持在96%以上。结论所提哈希方案拥有良好的鲁棒性与敏感性,在包装图标检索、信息水印等行业具备较好的应用价值。     

一种新的基于颜色矢量角的图像空间描述符

在分析利用颜色直方图进行图像检索时存在问题的基础上,提出了一种新的图像空间描述符.首先利用颜色矢量角的特性将图像分为边缘区和平滑区两部分,然后,针对两种区域的不同分布特点,综合利用图像的边缘信息、形状信息及空间分布特性,采用两种不同的描述符--方向颜色矢量角直方图和空间联合分布熵分别来提取图像的边缘区和平滑区的分布特征.实验结果表明,将其用于图像检索,取得了很好的检索效果.     

一种基于YC-rC-b颜色空间和视觉特性的彩色图像水印技术

根据图像离散余弦变换频谱图特征及结合人眼对亮度和颜色的对比度敏感视觉特性,提出了一种人眼感知图像最小误差即JND阈值的计算方法,通过计算出的JND阈值,提出了一种基于YCrCb颜色空间的彩色图像水印技术方案。方案依据JND阈值筛选彩色图像的3个分量亮度图变换域频谱系数来进行水印的嵌入和提取。从水印技术方案上看,JND阈值的引入使得水印的嵌入达到最大;嵌入算法使得水印嵌入的位置具有随机性,有力地保证了水印信息的安全性。仿真实验和攻击测试表明:含水印图经压缩攻击后的图像与原始图像基本一样,提取的水印信息与原始水印基本相同;攻击后的含水印图具有较好的透明性和较高的鲁棒性。提出的基于YCrCb颜色空间和人眼视觉特性的彩色图像水印技术方案,是一种可行的、较好的彩色图像技术。     

基于HMM-SVM融合模型的鲁棒人脸识别算法

针对人脸识别的鲁棒性问题,鉴于HMM具有良好的时间序列建模能力和SVM在有限样本的分类方面具有优良性能,采用一种基于HMM-SVM融合模型的鲁棒人脸识别算法.首先将归一化人脸图像用采样窗从上到下进行采样,采用DCT争SVD提取各个采样窗图像的特征参数并串接成观察向量,然后由每个人的训练图像的观察向量训练得到每个人HMM模型,将测试图像的观察向量采用Viterbi算法求出对应于每个人HMM模型的输出概率,最后将输出概率送入支持向量机进行分类训练及识别测试,得到人脸识别结果.在ORL库和Yale库的实验表明该算法的识别率高于传统的单一HMM方法和SVM方法,鲁棒性有一定的提高.     

基于YCoCg-R颜色空间与离散余弦变换的自适应彩色图像水印算法

目的为了解决当前彩色图像水印技术的水印容量和不可感知性不佳等问题,设计基于YC_oC_g-R颜色空间和离散余弦变换的自适应图像水印算法。方法首先,将载体图像从RGB空间转换到YC_oC_g-R空间,计算Y,C_o,C_g这3个颜色分量;随后,引入离散余弦变换DCT对Y分量进行处理,获取相应的DCT系数;引入模糊聚类分析,将DCT低频系数视为局部特征,利用SVM机制对DCT低频系数进行训练分类,确定出适合嵌入水印的DCT系数;设计水印嵌入机制,将水印数据隐藏到合适的DCT低频系数中;借助可逆DCT方法,将Y分量从频域变换到空域;联合初始的C_o与C_g分量,将其变换到RGB空间,输出水印图像;最后,通过相应的水印提取方法,复原初始水印信息。结果测试数据表明,与当前水印方法相比,所提技术具有更高的不可感知性与水印容量,其水印图像的PSNR值为43.67 dB,且其允许的水印容量可超过1 bits,在多种攻击下,复原水印的质量更高,相关系数NC均超过了0.92。结论所提技术能够较好地将水印信息隐藏在载体图像中,具有较高的鲁棒性和安全性。     

基于双级特征提取与度量的图像检索算法

目的 针对单一低层特征在语义属性中的信息易丢失,导致其对图像描述能力不强,使其检索精度不佳的问题,结合颜色矩（CM）、角径向变换描述符（ART）和边缘直方图（EH）等3种特征,定义一种双级特征提取与度量的图像检索方案。方法 首先,将图像转换为HSV色彩空间,并将其分割为若干个非重叠子图像,通通过计算每个子图像的均值、标准差和偏斜度来表征CM;再利用Euclidean距离,对查询图像和数据库图像的CM进行提取与度量,将输出的检索结果标记为一个图像集。随后,提取查询图像与图像集中每个目标的ART和EH特征;利用Euclidean距离分别度量查询图像与图像集中目标的ART与EH的相似性;最后,对ART与EH的加权组合,输出相似性最高的检索图像。结果 实验表明,与当前常见的检索算法比较,文中算法具有更高的检索精度,表现出更优异的Precision-Recall曲线。结论 所提算法具有良好的检索准确度,在信息处理、包装商标等领域具有一定的参考价值。     

基于压缩量化与邻域空间LBP算子的图像哈希算法

目的为了解决哈希算法的感知鲁棒性与伪造检测能力不高的问题,提出基于特征压缩机制与邻域空间局部二值模式的紧凑图像哈希算法。方法首先利用2D线性插值技术,对输入图像进行预处理;嵌入Ring分割技术,将其变为二次图像;再利用Gabor滤波技术对其完成过滤;考虑到图像的颜色特征与其内在的空间关系,基于局部二值模式LBP设计邻域空间LBP算子,提取滤波图像的特征;构建特征压缩量化准则,输出紧凑的哈希二值数组;迭代Logistic映射,输出随机序列,通过量化每个序列值输出密钥流,通过构建动态引擎设计分段异加密模型,实现紧凑哈希序列的加密,获取图像哈希;最后计算原始哈希序列与待检测哈希序列的Hamming距离,实现图像信息的安全认证。结果与已有的哈希生成机制相比,文中算法所输出的哈希序列更紧凑,对旋转、伽马校正等篡改操作具有更好的感知鲁棒。结论所提哈希技术具备较高的安全性,在包装图标检索、信息检测等领域具有较好的价值。     

基于椭圆特征区域与重要位平面分解的鲁棒图像水印算法

目的 为了解决当前基于特征点的水印方案难以描述图像的非纹理区域（像素强度变化较大的边缘、像素强度值较小或趋于0的均匀区域）,降低了局部特征区域的鲁棒性,使其抗几何失真能力不佳的问题,提出基于椭圆特征区域与重要位平面分解的鲁棒图像水印算法。方法 根据彩色载体的RGB分量,计算颜色不变性;基于颜色不变性的强度概率密度,推导概率密度梯度估计函数;利用概率密度梯度值,计算二阶Hessian矩阵,改进SURF方法,充分提取彩色载体中纹理与非纹理区域的鲁棒特征点;再求取Hessian矩阵的特征值与特征向量,以计算椭圆的长轴、短轴半径与方向角度,并以特征点为中心,建立局部椭圆特征区域;定义鲁棒特征区域选择规则,确定合适的水印嵌入位置;引入位平面分解技术,获取鲁棒椭圆特征区域的重要位平面图像,并提取其直方图,以此设计水印嵌入方法,将二值水印隐藏到这些直方图中,形成水印图像;根据水印检测机制,复原二值水印。结果 实验结果显示,与基于特征点的水印方案相比,所提算法具有更高的不可感知性与鲁棒性,复原水印失真度最小。结论 所提算法具有较高的视觉隐秘性和抗几何失真能力,在版权保护、信息防伪等领域具有较好的参考价值。     

基于圆柱衍射与离散余弦变换的图像光学加密算法

目的为了实现多幅图像的同步加密,并增强加密系统的抗破译能力,提出一种基于圆柱衍射域的相位截断与离散余弦变换的多图像光学加密算法。方法首先引入压缩感知(CS,Compress Transform)方法,对输入明文实施压缩;基于离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform)对压缩明文完成分解,获取相应的DCT系数,形成系数矩阵;构建迭代复数,将每个压缩明文对应的系数矩阵融合为一个复矩阵,通过DCT逆变换,形成一幅组合图像。联合Hilbert变换与波带片相位模型,构建调制掩码;引入圆柱衍射域的相位截断机制,联合调制掩码,对组合图像实施光学加密,获取密文与私钥。结果实验数据表明,相对于已有的多图像同步加密方法而言,所提算法具备更高的加密安全性,密文熵值以及相邻像素间的相关系数分别达到了7.998,0.0012,且具有强烈的密钥敏感性。结论所提加密算法可以抵御网络中外来攻击,在图像信息防伪领域具有一定的参考价值。     

基于多尺度特征变换与颜色相关性的商标检索算法

目的 提出一种快速有效的商标注册相似性检查方法,以解决当前基于SIFT的商标检索系统易出现漏检、误检,导致检索精度不高的问题。方法 首先,利用SIFT进行尺度空间创建,并检测商标的特征关键点,通过确定关键点的主方向,可得到具有旋转、缩放、平移、视图变化不变性的图像形状特征描述符。随后,根据像素与其邻域的颜色和空间位置,定义一种改进的颜色相关性,为了有效避免不同商标可能具有相似的颜色特征,对不同的颜色赋予一个权重因子,从而得到一个反映颜色空间相关性与颜色排布疏密度的颜色特征。然后,将SIFT与颜色相关特征向量进行加权组合,并根据实际过程中占主导作用的特征来改变权重。最后,根据加权组合特征,引入马氏距离对查询商标与数据库商标进行相似度量,输出检索商标。结果 实验结果表明,与当前先进的商标检索系统对比,所提算法具有更高的检索准确性与效率。结论 所提算法具有良好的检索准确率与鲁棒性,在商标注册等领域具有一定的实用价值。     

A Privacy-Preserving Image Retrieval Based on AC-Coefficients and Color Histograms in Cloud Environment

Content based image retrieval (CBIR) techniques have been widely deployed in many applications for seeking the abundant information existed in images. Due to large amounts of storage and computational requirements of CBIR, outsourcing image search work to the cloud provider becomes a very attractive option for many owners with small devices. However, owing to the private content contained in images, directly outsourcing retrieval work to the cloud provider apparently bring about privacy problem, so the images should be protected carefully before outsourcing. This paper presents a secure retrieval scheme for the encrypted images in the YUV color space. With this scheme, the discrete cosine transform (DCT) is performed on the Y component. The resulting DC coefficients are encrypted with stream cipher technology and the resulting AC coefficients as well as other two color components are encrypted with value permutation and position scrambling. Then the image owner transmits the encrypted images to the cloud server. When receiving a query trapdoor form on query user, the server extracts AC-coefficients histogram from the encrypted Y component and extracts two color histograms from the other two color components. The similarity between query trapdoor and database image is measured by calculating the Manhattan distance of their respective histograms. Finally, the encrypted images closest to the query image are returned to the query user.     

基于四元数傅里叶变换的彩色图像数字水印算法

目的提高彩色图像数字水印的抗攻击性能,包括缩放、旋转、平移、噪声攻击等。方法基于坐标变换和四元数傅里叶变换提出一种彩色图像数字水印算法。介绍彩色图像四元数表示形式及其双侧傅里叶变换,并分析笛卡尔坐标和极对数坐标之间的变换关系。选择四元数傅里叶变换后实部的中低频部分作为嵌入区域;为提高算法的抗几何攻击能力,给出笛卡尔坐标系和对数极坐标系之间对应点的位置关系;详细论述水印嵌入和提取的流程。结果针对噪声、滤波、剪切等攻击进行了实验研究,结果表明所述算法可以提高提取信息的准确率和水印的抗攻击能力。结论该算法在保证水印隐蔽性的同时能够抵抗一定程度的攻击,满足版权保护和数字防伪的需要。     

一种基于色相角算法的图像质量评价模型

目前计算图像色差的典型方法不能准确反应真实的观察效果。介绍了基于色相角算法的图像评价方法,从色相角度出发,对图像中的各个像素进行不同程度的加权,从而控制每个像素对整幅图像的影响效果。通过实验与传统色差计算方法进行了对比,验证了该方法的有效性和普遍性。     

基于梯度直方图与密度度量模型的图像伪造检测算法

目的为了解决当前图像伪造检测算法在内容识别过程中易丢失色彩信息而导致不理想的检测精度与鲁棒性等问题,提出基于梯度直方图耦合密度度量模型的图像伪造检测算法。方法首先引入RGB彩色图像映射模型,求取图像的颜色不变量。将图像的颜色不变量作为输入量,利用算法检测图像的特征点。然后以特征点为中心构造四级窗口,通过求取窗口内梯度累加值,形成低维度的特征描述符,并利用特征点对应的梯度直方图构造相似性度量模型进行特征点匹配。最后借助欧式距离,构造密度度量模型,对特征点进行归类,以完成伪造检测。结果仿真实验表明,与当前图像伪造检测算法相比,所提算法具有更高的检测正确度,高达99.6%。结论所提算法具有较高的伪造检测精度与鲁棒性,在图像信息、包装印刷等领域具有良好的应用价值。     

基于行灰度投影相关的快速角度矢量估计算法

针对现存电子稳像算法估计图像旋转角度矢量的不足,提出了一种基于行灰度投影相关的快速图像旋转角度矢量估计算法。通过在当前帧图像中心位置选取灰度投影区域和参考帧图像相应区域作行灰度投影相关计算,估算出当前帧图像相对于参考帧图像的角度运动矢量。论述了灰度投影区域选取原则;分析了行、列灰度投影相关曲线的差异,得出行灰度投影相关曲线具有单峰性的结论;阐述了快速搜索算法的原理及其在本算法中的应用。实验表明,算法实现了对旋转图像序列角度运动矢量的快速估计（在PⅣ2.67GHZ,内存512M的PC机上,估算速度为37.7ms）,可对任意角度的角度矢量进行高精度的估计。     

基于图像正则化的抗几何变换的感知哈希算法

图像哈希在内容认证、数据库搜索和水印等领域有广泛的应用。该文提出的新的抗几何变换的感知哈希方法包括三个主要阶段:第一阶段通过图像正则化过程获得一个对任意仿射变换具有不变性的正则图像;第二阶段对随机选择的多个子图像进行小波变换产生一个包括图像主要特征的副图像;第三阶段采用奇异值分解捕获图像的局部感知成分并生成最终哈希。仿真实验表明算法有效抵抗了几何变换、压缩等感知保持操作,内容篡改也被正确检测。批量实验也证明算法有较好的稳健性和抗误分类能力。     

基于压缩感知的强鲁棒性彩色图像双水印算法

目的为了解决图像的鲁棒性和透明性之间的矛盾,依据压缩感知理论的计算保密性提出一种基于压缩感知的强鲁棒彩色图像双水印算法。方法首先将水印图像RGB分解后,对G,B分量分块压缩感知获得测量值,再对载体图像G,B分量NSCT分解,对低频分量非重叠分块后LU分解、奇异值分解,将每个分块的水印测量值按不同嵌入强度对应嵌入载体奇异值矩阵中,经过一系列逆变换得到含水印图像。最后用含水印图像R分量分块压缩感知测量值生成零水印,发往IPR中心注册保存。结果该算法在水印的嵌入和提取仿真实验结果中峰值信噪比大于40 d B,重建的水印图像与原图像相似度极高,且能抵抗剪切、高斯噪声、椒盐噪声、高斯低通滤波和JPEG压缩等类攻击。结论算法具有很强的鲁棒性和较好的透明性,实现较简单具有切实的可行性。     

相似度距离耦合角度径向变换的图像配准算法

目的为了解决当前图像配准算法因利用l1距离或l2距离相似度测量手段来完成图像特征点匹配,使其忽略了相位信息,难以有效消除高斯噪声的影响,使其配准精度与效率不佳不足的问题。方法提出最优相似度距离耦合角度径向变换的抗噪图像配准算法。首先引入角度径向变换,以降低算法复杂度,快速提取图像的特征点。然后联合图像的幅度和相位信息,基于欧式距离测度,定义最优相似度距离测量模型,通过求解其全局最小值,对特征点完成匹配,提高算法的抗噪性能。最后将图像分割为内点与外点,择取6个内点,通过计算其变换矩的几何配准误差,改进随机样本一致策略,对匹配进行提纯,消除误配。结果仿真实验结果显示,与当前基于l1距离或l2距离相似度测量的图像配准技术相比,该算法具有更强的抗高斯噪声性能和更高的匹配精度,且算法时耗最短。结论所提算法能够精确完成图像特征配准。