通用径向复指数变换的图像鲁棒水印算法

针对图像水印对噪声和几何攻击的鲁棒性差的问题,文中提出了一种通用径向复指数变换的鲁棒水印算法。该算法通过调整选取的通用径向复指数变换的变换系数幅值大小并嵌入图像,在提取水印过程,通过水印图像计算变换系数,从而获得水印。实验结果显示了通用径向复指数变换的参数取不同值时,该水印算法对噪音、滤波和几何攻击的鲁棒性,验证了通用径向复指数变换的参数适当选取时,该水印算法对中心修剪攻击的鲁棒性更强。

指数变换及其应用

对于某些多元函数或不等式,利用指数变换可轻松解决.文章先介绍指数变换,然后给出指数变换在求解多元函数最值问题和证明不等式中的应用.

基于四元数极性复指数变换的图像复制-粘贴篡改检测算法

在面对复制-粘贴(Copy-Move)篡改检测时,图像经过压缩、缩放、旋转和加噪等篡改操作处理后会导致检测性能的急剧下降甚至检测失败。本研究提出一种基于四元数极性复指数变换(quaternion polar complex exponential transform,QPCET)和改进PatchMatch的篡改检测算法。将待测图像进行重叠分块之后,计算各分块的四元数极性复指数变换不变量,并作为每一块的特征向量,构成特征矩阵。特征向量的初步匹配通过改进的PatchMatch算法完成,再通过随机抽样一致(random sampling consistency,RANSAC)算法去除错误的匹配块。在此基础上,使用形态学运算对标记区域进行处理,最终确定篡改区域。仿真结果表明,该算法可以有效检测图像中的Copy-Move篡改,并且对图像旋转、缩放、加噪和JPEG压缩等篡改区域后处理操作具有较好的鲁棒性。

构造对流扩散方程高精度非均匀网格格式的指数变换方法

提出了一种基于非均匀差分网格,构造求解对流扩散方程的高精度格式的指数变换方法.引入指数函数,将对流扩散方程变换为扩散反应方程,消除了数值求解中较难处理的对流项.采用优化差分方法推导出扩散反应方程基于非均匀网格的高精度差分格式,进而通过逆变换得到对流扩散方程的高精度格式.理论分析表明,该方法具有3至4阶精度,当计算区域为均匀网格时取得4阶精度.数值实例表明,在相同的非均匀网格系统中,此方法的计算精度明显优于传统的隐式差分方法.在水环境的实际模拟计算中,根据物理量的变化规律灵活地调整非均匀网格的间距,不仅能增强高精度差分方法的实用性,而且可以取得比均匀网格方法更为精确的计算结果.

基于指数变换的三维六角形节块法动力学程序开发及验证

熔盐堆是第四代先进反应堆6个候选堆型之一,包括液态燃料熔盐堆和固态燃料熔盐堆,其中固态燃料熔盐堆采用高温熔盐作为冷却剂,具备高温、常压、高功率密度等优点,在固有安全性以及经济性上具有极大的优势和潜力。为了开展六角形燃料组件熔盐冷却先进高温堆瞬态分析和安全评估,基于指数变换和六角形节块展开法,开发了三维时空动力学程序TCORE3D-HEX。选取了两个俄罗斯VVER型压水堆国际基准题算例,通过对比及分析国际上几种适用于六角形几何的时空动力学程序,验证TCORE3D-HEX程序的正确性。结果表明:基于指数变换和六角形节块法开发的三维时空动力学程序数值计算结果与国际上其他程序计算结果符合得很好,初步验证了程序的正确性,为钍基熔盐堆核能系统(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)设计提供了可靠的分析和评估工具。

二维定常对流占优扩散方程的指数变换及相应的有限体积法

利用指数变换消除了二维对流占优扩散方程中源于不对称算子的迎风效应,将对流扩散方程等价转化为守恒型扩散方程,然后通过有限体积法对守恒型扩散方程离散,构造了一种新型的差分格式,而此格式也可理解为利用广义差分法得到,故收敛阶也可以得到证明.数值实验表明,此格式优于以往的几种差分格式,数值解的收敛效果令人满意.

基于相位差复指数变换的传声器多声源定位

为了提高多声源定位的性能并且避免针对高频段相位差的去卷绕处理,提出了一种基于相位差复指数变换的传声器多声源定位算法.首先,挑选出信噪比较大的频点,以提高算法对噪声的鲁棒性,并对被挑选出的频点作相位差复指数变换;然后,基于语音信号在时-频域的稀疏性,将被挑选出的频点聚类至各声源;最后,利用各声源包含的频点构建代价函数,使得代价函数最小的假设时延差即为估计的声源时延差.仿真结果表明,该算法充分利用了高频段的相位信息,无需对高频段相位差进行去卷绕处理.相比广义硬聚类算法,该算法收敛速度更快,定位成功率更高,均方根误差更小.

基于分割和累积指数变换的MR图像增强算法

文章提出了一种MR图像增强的新算法。首先由多阈值分割算法将图像分割为不同的区域,然后统计出各区域的灰度均值和方差,由这两个特征构造各区域的累积指数非线性变换,并分别对相应区域进行增强。实验表明,用该算法增强后的MR图像在视觉上增强了图像对比度,加强目标的细节,还可以去除部分噪声,在实现上缩短了CPU时间。

双指数变换与多尺度细节凸显的红外图像增强

鉴于现有的红外图像增强方法易产生局部的欠增强和过增强以及不清晰的边缘纹理,提出了一种双指数变换与多尺度细节凸显的红外图像增强方法。根据红外图像边缘纹理的粒度,基于Retinex理论用双边滤波将红外图像分解为大、中和小尺度的细节层和基础层;对基础层进行系数小于1的自适应指数变换,在控制亮区过增强的同时自适宜地提高图像的亮度和对比度,而对大、中和小尺度的细节层分别进行系数大于1的自适应指数变换,多尺度地增强图像的边缘细节。实验结果表明,所提方法具有比部分现有方法更优的增强效果,增强图像的视觉效果较清晰,对应的平均梯度和信息熵均较高,而无参考图像质量指标更小。

基于指数变换的电力系统不稳定特征值计算方法

判断电力系统小干扰稳定性的前提是不遗漏地计算全部不稳定特征值。文中提出一种基于指数变换的双层Arnoldi算法用以求解电力系统的全部不稳定特征值。该方法首先采用指数变换将系统的所有不稳定特征值映射成为主导特征值。其次,采用外层的隐式重启动Arnoldi算法求解谱变换后的所有主导特征值,逆变换之后便可以得到所有不稳定特征值。然后,结合加速收敛技术,采用内层Arnoldi算法求解指数矩阵与向量的乘积。最后,Xing6u和NF2016两个实际电力系统的计算结果表明,所提方法可以快速且精确地计算电力系统的所有不稳定特征值。

基于扩展收敛域CORDIC的指数变换器设计

在数字信号的研究中,针对提高精度和速度,传统方法不能达到要求。应用指数变换器效果更好。采用CORDIC设计的指数变换器可提高运算效率,易于工程实现。为了降低硬件实现的复杂度和系统资源的消耗,研究了一种基于扩展收敛域CORDIC的指数变换器的设计方案。通过修改迭代序列,有效扩展了指数变换器的收敛域范围,免去了传统CORDIC中复杂的前处理和后处理过程,具有较强的工程实用价值。通过在Matlab上进行仿真和Modelsim硬件描述语言仿真,仿真结果表明扩展收敛域后指数函数的收敛域范围得到了有效的扩大,系统的资源消耗低,验证了该方案的可行性。

指数变换减方差技巧中拉伸系数与计算效率相关性

采用MCNP程序研究了指数变换减方差技巧中拉伸系数对计算效率的影响。结果表明:拉伸系数的变化对计算效率有显著的影响,根据粒子类型以及屏蔽材料种类的不同,合理地选择拉伸系数可以使计算效率接近极大值,从而较快地得到收敛且可靠的计算结果;相反,如果拉伸系数选择不合理则会导致计算效率不增反降。此结果可为指数变换减方差技巧的应用提供一定的参考。

基于极性复指数变换的图像伪造检测算法

为解决当前图像伪造检测方法在识别复制内容区域时忽略了颜色信息和不同颜色分量之间的相关性,使其对伪造内容的定位与检测准确度不理想的问题,设计了基于改进的加速稳健特征(SURF)描述符与多元极性复指数变换的图像伪造检测算法。引入高斯低通滤波器,对彩色图像完成过滤,以消除噪声,再计算滤波图像的颜色不变性,用其替代SURF描述符中的灰度分量,对SURF方法予以改进,获取新的Hessian矩阵,充分检测彩色图像中的兴趣点;随后,利用这些兴趣点来构建一组连通的Delaunay三角网。基于四元极性复指数变换,充分考虑不同颜色分量之间的相关性,有效提取三角网的局部视觉特征;计算视觉特征之间的欧式距离,根据预设阈值,对三角网实施配准;最后,引入随机样本一致性,剔除错误匹配的三角网,并定义后处理方法,检测出复制伪造区域。测试数据显示:相对已有的复制-粘贴伪造检测方法,在多种几何变换条件下,所提方法具有更高的伪造检测准确性。

双指数变换及其应用

数值求积问题是计算数学的基本问题。为了提高数值求积的计算精度,考虑使用指数变换。首先,定义了两种双指数变换,并给出了它们相应的具体表达形式;其次讨论了应用于两种类型数值求积的双指数变换公式,即:端点瑕积分和Fourier类型积分。

万元产值废水排放量的GTPM(1)模型步长指数变换建模方法研究

在万元产值废水排放量这类环境系统中，既有单调递增或单调递减的单调系统，也有前期单调递增后期单调递减的非单调系统。本文研究提出的GTPM（1）步长指数变换建模方法，对于前增后减的非单调系统是非常有效的.应用实例表明，此方法不仅为总量控制开辟了新途径，也进一步拓宽了灰色预测方法在环境系统中的应用范围。

基于指数变换的适应度函数研究

在机器人进化计算中,建立一个既能保持群体多样性与收敛性,又能提高进化速度与性能的自适应性适应度函数表达式,对于提高机器人的进化水平尤为重要。采用指数变换法构造适应度函数模型,并在Evorobot系统中仿真实现。仿真结果表明,基于指数变换的适应度函数更具优越性。

零点分布更均匀的广义极谐复指数变换

针对极谐复指数变换(PCET)因自身径向函数实部和虚部的零点分布不均匀而存在的信息抑制问题,提出了一种零点分布更均匀的广义PCET。首先,改造了PCET,将PCET径向函数的指数推广为更一般的构造函数,而近来出现的指数傅里叶矩(EFM)、分数阶极谐变换、广义极谐变换、修正的广义极谐变换等都是所提广义PCET的特例;其次,选取了构造函数,使得所构造的广义PCET的径向函数实部和虚部的零点分布更均匀,并给出了这一特性的证明。在所取的汉字图像库、Coil-20库和COREL库上进行了图像重构实验,同时测试了广义PCET的旋转不变性及抗噪性能。当噪声强度为0时,PCET和广义PCET的识别率均为100%,这验证了PCET和广义PCET的旋转不变性。相较于PCET,所提广义PCET具有更低的重构误差及更高的识别率。理论分析和实验结果表明,零点分布比PCET更均匀的广义PCET同样具有旋转不变性和正交性,且其重构性能和抗噪性能均优于PCET,一定程度上解决了PCET的信息抑制问题,并在原点处数值稳定。

基于指数变换时频图增强的FSK信号特征提取

为了区分信号的载波频率,提出一种基于指数变换的图像增强技术对频移键控(frequency-shift keying,FSK)信号进行时频二维特征提取的方法。该方法根据FSK信号的离散短时频分析,将时频图转化为时频二维灰度图,并进行图像增强处理;然后基于增强的时频二维灰度图,提取出特征参数角二阶矩(angular second moment,ASM)能量,用ASM能量曲线波峰来区分载波频率。在信噪比为10dB到30dB条件下,针对载波频率为3 MHz和3.5 MHz的2FSK信号,进行特征提取和性能仿真实验,实验结果表明,提出的方法可行,能够区分出信号的载波频率,且性能较稳定。

基于指数变换的对流占优反应扩散问题的有限体积法

本文运用指数变换将一般的对流占优反应扩散方程转化为守恒型形式,在三角形网格上构造出一种稳定且高精度的有限体积元格式;通过稳定性和误差分析,得出按L_(∞)模的与方程Peclet数及网格步长无关的一致稳定性及O(h^(2))阶误差估计。

基于指数变换的瞬态扩散方程求解方法研究

本文重点研究了基于指数变换的瞬态扩散方程求解方法,时间上采用指数变换减弱刚性问题的影响,并采用时间积分法提高计算精度。几何上采取细网有限差分以提高计算精度,并且采用平方共轭梯度法进行最后的方程组求解。本文基于上述方法开发了三维多群中子时空动力学计算程序。