小波域的图像信号加密算法

小波变换在时域和频域上具有良好的局部性,可以将图像信号分解成不同分辨率的子图像,其多分辨率分析的特性还提供了利用人眼视觉特性的良好机制.本文提出了一种基于二维离散小波变换和视觉模型的图像信号加密算法.该算法在对密文进行嵌入前,首先进行编码,转化成比特流,然后根据人眼的视觉模型将密文信息嵌入到3层小波变换的高频系数中.实验结果表明:该算法可以抵挡滤波、噪音等攻击手段,能够平衡鲁棒性与不可见性之间的矛盾.该算法可以用于数字版权保护.     

基于混沌Gyrator变换与离散小波变换的多图像光学同步加密算法

为了实现对多幅图像的同步加密,并改善密文的安全性,提出了基于混沌Gyrator变换与离散小波变换的多图像光学同步加密算法。首先,引入离散小波变换(DWT),对多幅明文实施分解,得到各自对应的低频与高频系数;再将所有明文的高频、低频信息分别组合为对应的映射图像;利用压缩感知(CS)方法,将高频映射图像分割为2个矩阵;借助复数理论,将其中一个矩阵与低频映射图像组合成复数图像;基于混沌Gyrator变换,对复数图像完成光学调制,得到对应的频谱;随后,采用相位截断操作来处理Gyrator频谱,获取幅度信息,并将其作为虚数,联合第二个感知矩阵,得到新的幅度复数图像;利用不同角度的Gyrator变换和新的调制掩码,通过光电装置,对幅度复数图像进行干涉,得到对应的Gyrator频谱。基于相位截断操作,保留Gyrator频谱的幅度成分,将其作为加密密文。实验结果显示,所提算法可以较好地完成多图像的同步加密,较其他光学加密技术而言,且其输出的密文具备更好的安全性。     

基于双混沌系统与DNA动态编码的医学图像加密算法

针对现有医学图像加密算法信息分散能力偏弱、安全性能偏低等问题,提出了一种基于双混沌结构、DNA动态编码和分块扩散的医疗数位影像传输协定(digital imaging and communications in medicine, DICOM)医学图像加密算法。设计出一种新的三维超混沌系统并引入超混沌Chen系统构成双混沌迭代生成体系,避免单一系统遭到逆向解构分析从而被破解的风险。优化DNA编码机制,与混沌序列相结合,实现动态规则的DNA编码,提高算法的抗解码能力。此外,在扩散阶段对矩阵信息进行分块并采用类Zigzag式循环遍历法对像素信息逐位处理。经各项安全性分析实验,证明密文图像在统计特性、信息熵、密钥敏感性及空间大小等方面具备良好的加密性能并拥有较高的安全性,在医学图像加密领域中具备一定的前景。     

基于邻域方差加权平均的小波图像融合

提出了一种基于邻域方差加权平均的小波图像融合方法.利用离散小波变换分别将两幅源图像进行多尺度分解,再用不同的小波系数特征指导高频分量和低频分量的小波系数的融合.低频分量采用简单的加权平均法,高频分量采用邻域方差加权平均法,最后根据融合图像的各小波系数重构融合图像.实验表明不论从主观感受,还是采用信息熵和交叉熵作为评价标准,该方法都优于像素级融合方法.     

基于DCT系数的量化音频水印

近年许多水印算法被提出并应用到图像和视频中去,相较于人类视觉系统,听觉系统的敏感性使得音频水印的实现要难于图像视频水印。为了提高音频水印的不可见性,提出一种离散余弦变换（DCT）的量化音频水印算法,先是基于能量将原始音频分为两部分,对能量较大的部分进行分块离散余弦变换,然后对变换之后的中频系数均值采用量化索引调制（QIM）嵌入Arnold置乱后的二进制水印图片,保证水印的嵌入对原始音频的影响在听觉觉察范围之内。实验结果表明,算法具有很好的不可见性,并且对MP3压缩和噪声具有较好的鲁棒性。     

基于加权感受野和跨层融合的遥感小目标检测

针对遥感图像中小目标特征易丢失、易受背景噪声影响和定位难的问题,本文对YOLOX-S目标检测模型进行改进。使用二维离散余弦变换对CBAM注意力模块进行改进并加入到主干网络当中,提高网络对小目标的关注度;其次提出一种加权多重感受野空间金字塔池化模块,提升模型对多尺度目标尤其是小尺度目标的感知能力;采用跨层特征融合的思想,提出一种跨层注意力融合模块,使深层结构中尽可能保留更多的小目标特征;最后使用EIoU损失加强对小目标的定位能力。由大量实验分析可知,在RSOD数据集上,改进模型的APs值相对于基准模型提高了5.1%,在DIOR数据集上提高了2.4%,参数量仅增加了1.01 M,检测速度达到93.6 fps,满足实时性的检测要求。此外,相对于当前最新的目标检测模型,本文改进模型也具有一定优势。     

基于双特征融合与自适应提升机制的图像动作识别算法

针对复杂环境中动作识别易受到光照变化、目标旋转,遮挡等导致目标位置不精确,目标漂移以及识别错误等问题,提出了一种基于双特征融合与自适应提升的动作识别算法。首先,基于时空上下文(spatio-temporal context,STC)机制,通过时空上下文关系与视觉系统特性来提取图像序列特征,降低光照变化、遮挡对行为动作的影响;同时,利用卷积神经网络(convolution neural network,CNN)来处理图像序列,分别获得STC特征与CNN特征;其次,引入主成分分析算子,定义双特征融合规则,对获得STC特征与CNN特征进行组合,形成一种更准确、完整的特征表示;然后,通过得到的新特征,利用自适应提升算法(adaptive boosting algorithm,ABA)进行分类训练,完成对行为动作决策判断。在Weizmann、Hollywood数据集上测试表明,相对于当前常用的动作识别方法,所提算法对各种行为动作具有更高的识别精度与鲁棒性,更能适应复杂背景和动作变化。所提算法具有较高的人体动作识别精度,在视频监测、人机交互等领域具有一定的应用价值。     

基于IHS变换与自适应区域特征的遥感图像融合算法

当前较多遥感图像融合算法主要通过独立像素点的像素特征来完成图像子带的融合,忽略了图像子带的区域相关性,导致融合图像存在不连续以及模糊效应等不足。因此,设计了IHS变换耦合自适应区域特征的遥感图像融合算法。引入IHS(intensity, hue, saturation)变换,对多光谱(MS)图像进行分解获取强度分量,将其与全色(PAN)图像进行融合。再通过非下采样Contourlet变换(NSCT)对PAN图像与强度分量进行子带分解,获取高、低频子带信息。并利用图像的区域能量以及区域空间特征,对低频子带融合模型的调节因子进行自适应整定,使得融合低频子带能够包含更多的空间信息。基于图像的区域方差特征来构建高频子带融合模型,使得融合高频子带能够包含更多的纹理信息。实验结果表明,与当前遥感图像融合算法相比,所提算法的融合图像具有更好地光谱特性以及空间特性。     

基于差分进化算法的多模态医学图像融合

针对现有多模态医学图像融合方法间的优点不易综合的问题,提出一种基于差分进化算法的多模态医学图像融合.分别利用ISH和小波变换方法产生初始图像,利用差分进化算法来优化由图像定量评价指标构成的目标函数,从而获取视觉效果较好,清晰度较好和信息量丰富的融合图像.实验结果和评价参数表明,提算法在平均梯度、熵等表示细节信息和融合质量的等定量指标上比基于小波变换和ISH变换图像融合算法提高了30％和2.5％以上,有效地结合基于小波变换和ISH变换两种不同融合方法的优点.     

基于非下采样Shearlet变换与差异度量的遥感图像融合算法

为了解决当前基于加权平均机制的遥感图像融合算法忽略了图像像素间的差异性,易导致融合图像出现振铃及光谱失真等问题,设计了非下采样Shearlet变换耦合差异度量的遥感图像融合算法。引入亮度-色调-饱和度(IHS)变换,获取多光(multi-spectral,MS)图像中的亮度I成分;借助非下采样Shearlet变换,计算出I分量及全色(PAN)图像对应的低频及高频系数;再利用结构相似度(SSIM)函数,对低频系数的差异性实施度量,从而构建了差异度量法则,根据低频系数间的差异性采取不同的低频系数融合策略,实现低频系数的融合;考虑图像的平均梯度信息,构建高频系数融合机制,完成高频系数的融合。基于非下采样Shearlet逆变换,对融合的高频及低频系数实施处理,获取融合结果。实验结果显示,较已有的遥感图像融合方法而言,所提技术具备更高的融合效果,其输出结果含有更大的信息熵值和更低的光谱偏差度。     

基于混沌Gyrator变换与矩阵分解的光学图像加密算法

为了解决当前光学图像加密技术没有考虑明文自身特性,使其抗明文攻击能力较低,且易增加密钥的分配与管理难度的问题,设计了基于混沌Gyrator变换与矩阵分解的非对称彩色图像加密算法。首先,从彩色图像中分别获取其R、G、B分量;设计二维耦合混沌系统,生成3个随机相位掩码,分别对R、G、B分量进行调制;基于卷积操作,将调制后的R、G、B分量融合为一幅灰度图像;利用混沌系统输出的随机序列来计算Gyrator机制的旋转角度,对灰度图像完成Gyrator变换,获取Gyrator频谱;根据相位-幅度截断机制,对Gyrator图像完成截断操作,形成幅度与相位信息;再引入一种矩阵分解机制,将相位截断图像分解为酉矩阵与三角矩阵,利用旋转角度不同的Gyrator变换分别处理酉矩阵与三角矩阵,完成图像加密。在图像加密过程中,利用其幅度截断图像信息来生成R、G、B分量的解密密钥,使得加密与解密密钥是截然不同的,只需利用私钥即可解密图像。测试数据表明,与较为主流的光学加密方案相比,所提技术具备更高的安全性,可有效抗击明文攻击。     

Security analysis of image encryption based on twodimensional chaotic maps and improved algorithm

The article proposes a new algorithm to improve the security of image encryption based on twodimensional chaotic maps. Chaotic maps are often used in encrypting images. However, the encryption has periodicity, no diffusion, and at the same time, the real keys space of encryption are fewer than the theoretical keys space, which consequently results in potential security problems. Thus, this article puts forward several ways to solve the problems including adding diffusion mechanism, changing the design of keys and developing a composite encryption system. It designs an algorithm for the version B of the discretized baker map, which is one of the most prevalent chaotic maps, based on which a new image encryption is proposed to avoid the above problems. The simulation results show that the new encryption algorithm is valid and the result can be applied to other two-dimensional chaotic maps, such as the cat map. __________ Translated from Journal of Harbin Institute of Technology, 2007, 39(9): 1411–1414 [译自: 哈尔滨工业大学学报]     

W变换和NSCT相结合的多聚焦图像融合方法

图像的多尺度分解技术和融合规则是决定多聚焦图像融合效果的关键因素。k次W系是一类以k次多项式和k次分段多项式为基函数的新的混合正交函数系统,对应的W变换是一种具有正交性和精确重构性的有效多分辨分析工具。结合W变换的多尺度特点和非子采样方向滤波器组变换的多方向性,提出了一种新的基于W变换和非子采样方向滤波器组(NSDFB)的多尺度多方向变换。该变换利用W变换对图像进行多尺度分解,利用二维NSDFB对W分解的高频子带系数进行方向分解,得到不同尺度不同方向的子带图像。在此基础上,提出了一种新的多聚焦图像融合算法。该算法针对多聚焦图像高频系数的特点,改进了常用简化脉冲耦合神经网络算法,并将其用于高频系数的融合规则中。实验结果表明,提出的融合方法能够有效地选择源图像中的聚焦良好区域,抑制伪影信息,产生视觉效果更好的融合图像,且在标准差、信息熵、平均梯度和空间频率等客观评价指标上都优于传统的基于Contourlet变换、非下采样Contourlet变换、离散小波变换的融合方法。     

基于混沌序列和DCT变换的图像零隐藏算法研究

为提高信息隐藏技术的抗隐写分析能力,对基于图像的零隐藏技术理论模型进行推导,分析了零隐藏技术实现信息隐藏时鲁棒性和预处理的要求,考虑到离散余弦变换(DCT)和混沌序列的各自优势,提出了基于DCT变换和混沌序列的图像零隐藏算法.该算法利用混沌序列对隐秘信息进行预处理加密,建立载体图像DCT变换域直流系数与已加密隐秘信息之间的关系文档,而不是将隐秘信息嵌入到载体图像中.在MATLAB环境下对该算法进行性能测试,结果表明具有嵌入容量大、鲁棒性强以及抗隐写分析能力好的优点.     

一种基于曲线拟合的柱面图像匹配算法

传统的RANSAC误匹配剔除算法对柱面图像误匹配剔除效果较差,为了解决这一问题,提出一种基于曲线拟合的误匹配剔除算法.首先对两幅图像进行SURF特征提取并采用最近邻匹配法进行粗匹配,然后将匹配点对集合按照所在列数的大小进行排序,最后将每个匹配点对两个特征点所确定的直线的斜率集合、欧式距离集合分别进行曲线拟合从而剔除误匹配.实验证明,提出的基于曲线拟合的图像匹配算法明显增加了剔除误匹配后靠近柱面图像边缘部分的匹配点数量,提高了柱面图像匹配的精度.     

基于非下采样轮廓波变换耦合对比度特征的遥感图像融合算法

为了解决当前较多遥感图像融合方法忽略了图像的对比度特征,使得融合图像存在振铃效应等问题,设计了基于非下采样轮廓波变换耦合对比度特征的遥感图像融合算法。引入HSV(hue,saturation,value)色彩模型,提取出多光谱(MS)图像的V因子。借助非下采样轮廓波变换(NSCT),计算出V因子与全色(PAN)图像的不同系数。随后,利用傅里叶变换来求取图像的显著性因子,并将其与图像的区域能量特征相结合,形成低频系数融合规则,实现低频信息的融合。通过利用图像的标准差信息对图像的对比度特征进行度量,并将其与图像的平均梯度信息相结合,形成高频系数融合规则,实现高频信息的融合。最后,通过逆NSCT对其进行重构,以更新V因子。将更新后的V因子,联合MS图像的H因子和S因子,通过逆HSV色彩模型进行重构,得到融合结果。通过实验发现,较当前遥感图像融合技术而言,所提算法的融合图像具备更高的光谱相关系数值以及信息熵值。     

一种基于小波变换的夜视图像去噪和融合方法

微光夜视图像使用的像增强器会导致电子噪声和低照度的产生,2种因素会导致图像不清晰,细节不足.该文分析了2种影响因素的产生原理,针对其采用改进的小波变换去噪算法和融合算法进行处理以提高图像分辨率.实验结果表明:经过去噪和融合的微光夜视图像获得了更高的图像分辨率,保留了更多的图像细节.     

基于混沌加密的小波域数字图像水印算法

本文提出了一种基于混沌加密的小波域数字图像水印算法,首先通过对原始图像进行离散小波变换,提取其低频部分作为嵌入区域;然后再次利用小波变换对水印进行分解,得到水印的四幅小波分解子图,用混沌序列对4幅子图进行置乱,经小波逆变换完成水印加密;最后将加密后的水印嵌入到原始图像的低频部分中.在提取水印时,通过水印相似系数NC和峰值信噪比PSNR评价水印质量,实验结果表明,提出的算法可以抵抗JPEG压缩、噪声、滤波等几何攻击,图像加密效果好.     

基于圆谐分量展开与Gyrator变换域相位检索的光学图像加密算法

为了解决当前光学图像加密算法因其输出密文的相位信息完全被保留在纯相位掩码中,使其出现轮廓显现问题而降低算法安全性的不足,提出了基于圆谐分量展开与Gyrator变换域相位检索的光学图像加密算法。首先,引入Gyrator变换对明文进行处理,形成Gyrator变换频谱;基于离轴圆谐分量展开机制,将Gyrator变换频谱分割为零阶圆谐分量与非零阶圆谐分量;通过引入球面相位因子,对零阶圆谐分量进行调制,获取其相应的密文;随后,利用迭代相位检索Gyrator变换算法,将零阶与非零阶幅度视为输入明文与输出密文的幅度约束条件,对非零阶圆谐分量完成编码,获取一个复杂场分布,从而完成整个明文的加密。实验结果显示,与当前光学图像加密技术相比,所提算法的安全性与鲁棒稳健性更高,具有更强的抗噪声攻击与抗剪切攻击能力。所提算法能够更好地保护图像在网络中安全传输,具有较好的实用性。