Variable Bit Rate Fuzzy Control for Low Delay Video Coding

Rate control plays a critical role in achieving perceivable video quality under a variable bit rate,limited buffer sizes and low delay applications.Since a rate control system exhibits non-linear and unpredictable characteristics,it is difficult to establish a very accurate rate-distortion(R-D)model and acquire effective rate control performance.Considering the excellent control ability and low computing complexity of the fuzzy logic in non-linear systems,this paper proposes a bitrate control algorithm based on a fuzzy controller,named the Fuzzy Rate Control Algorithm(FRCA),for All-Intra(AI)and low-delay(LD)video source coding.Contributions of the proposed FRCA mainly consist of four aspects.First,fuzzy logic is adopted to minimize the deviation between the actual and the target buffer size in the hypothetical reference decoder(HRD).Second,a fast lookup table is employed in fuzzy rate control,which reduces computing cost of the control process.Third,an input domain determination scheme is proposed to improve the precision of the fuzzy controller.Fourth,a novel scene change detection is introduced and integrated in the FRCA to adaptively adjust the Group-of-Pictures(GOP)length when the source content fluctuates.The FRCA can be transplanted and implemented in various industry coders.Extensive experiments show that the FRCA has accurate variable bit-rate control ability and maintains a steady buffer size during the encoding processes.Compared with the default configuration encoding under AI and LD,the proposed FRCA can achieve the target bit rates more accurately in various classical encoders.

像素位置与比特双重置乱的图像混沌加密算法

针对当前流行的一类具有置乱—扩散结构的混沌图像加密算法存在的安全缺陷问题,提出了一种能抵抗选择明(密)文攻击的图像加密算法。算法采用Kent混沌映射生成密钥序列,并根据明文像素值的特征和输入的密钥,分别产生混沌系统的参数和预迭代次数。首先,利用混沌序列实现图像像素位置的全局置乱;其次,根据另一个新生成的混沌序列,实现对图像像素值中0 bit、1 bit的置乱。实现了混沌映射产生的序列与图像本身内容的关联,从而实现了中间密钥随明文自适应变化,能有效抵抗选择明(密)文攻击。实验结果表明,该算法克服了以往算法不能抵抗选择明(密)文攻击的缺陷,同时具有加密算法简单、密钥空间大等加密性能,并能较好地抵抗统计特性分析、差分分析攻击。

基于混沌和位运算的图像加密算法

为了有效改进图像加密效果及其安全性,在对基于混沌系统及位运算的图像加密算法进行研究的基础上,提出一种改进的数字图像加密算法,该算法首先采用Logistic映射产生混沌序列构造行、列置乱向量进行像素位置的置乱,再利用分段非线性Logistic产生的序列构造灰度置乱放大因子,对图像进行灰度置乱,且对两个过程进行迭代操作。该算法不仅密钥空间增大,灰度直方图更加均匀,而且像素相关性变弱,运算速度较传统算法更快。实验结果表明,改进算法具有良好的加密效果和安全性。

三值光学计算机中SJ-MSD加法器的设计与实现

本文介绍三值光学计算机的一种新型并行加法器—SJ-MSD加法器的设计与实现.介绍判断一组三值逻辑变换能够实现并行无连续进位二进制MSD数加法的充分条件(沈氏充分性定理).给出了构成SJ-MSD加法器的五个三值逻辑变换:S1、S2、J1、J2和J3(简称SJ变换),及其操作规则(简称SJ规则),并依据沈氏充分性定理推证了SJ变换和SJ规则构成MSD并行加法器的可靠性.尔后又详细阐述了SJ-MSD加法器在三值光学计算机原型系统SD16上的设计方案和实现方法,并阐述了流水计算和多数据共享SJ-MSD加法器的实现方法.文中最后详细介绍了对SJ-MSD加法器的测试实验.与先期的TW-MSD加法器相比,SJ-MSD加法器减少占用处理器位数约25%,有效提高了三值光学处理器的使用率.

三值光学计算机数据位与运算部件像素的映射技术

为有效利用运算部件像素资源,在介绍了降值设计理论、三值逻辑光学运算部件结构、三值逻辑光学运算器使用像素的情况等问题之后,提出并详尽讨论了三值光学计算机数据位与光学运算部件像素之间的一种映射方法。该方法包含了"以像素位为单位"进行映射、"像素组合互补性优先"、"定时映射"等策略。采用了"定时映射等待队列"、"构造像素组合互补运算器组"等关键技术。描述了相应程序的流程,并给出了相应的实验方法,验证了该方法的可行性和有效性。

像素1:1匹配的晶体全息存储系统中像素位置偏移的补偿算法

在体全息存储系统的数据读出过程中,为了提高读出速度,需要做到SLM与CCD像素的1∶1匹配。但在实现1∶1匹配的过程中,如何降低误码率是一个难点。利用傅里叶光学成像理论,推导出了在4f系统中单个SLM像素成像的光强分布,并由此定量地分析了像素位置偏移对读出误码率的影响。提出了针对像素偏移的数值补偿算法,并获得了较理想的实验结果。

基于相邻像素统计特性的LSB隐写分析技术

基于对图像相邻像素灰度值的奇偶性及其大小关系的统计分析,提出了一种新的可靠检测空域LSB隐写的隐写分析算法。该算法通过统计相邻像素对中奇像素大于偶像素的相邻像素对数与偶像素大于奇像素的相邻像素对数,然后根据其比值来判断图像中隐秘信息的有无,并从理论上给予了证明。这一算法不仅可以实现对空域LSB隐写的可靠检测,还可以准确估计图像中隐密信息数据量的大小。算法实现简单、计算量小、检测速度快。实验结果表明,该方法可以获得优于GPC等隐写分析方法的检测性能,且适用于彩色图像。

一种基于LSB和PVD的图像信息隐藏方法研究

为了提高图像中秘密信息的嵌入量，提出并实现了一种基于最低有效位和像素值差异的图像信息隐藏方法。通过计算两个连续像素值的差异来判断图像的一致区域和边界区域，在一致区域使用最低有效位方法，而在边界区域使用像素值差异方法。实验结果表明，结合这两种方法后信息的嵌入量是单纯使用像素值差异方法的1．59～1．97倍，并且隐写图像具有大于38dB的峰值信噪比，保证了隐写图像的视觉质量。

视图的秘密分享及其代数编码方法

视图的秘密分享是图像信息安全领域独具吸引力的研究问题。寻求秘密视图完全的(Perfect)和理想的(Ideal)门限秘密分享方案(也称图像门限分享的完备方案),则是其中富有挑战性的未决课题。文中引入灰度值域GF(2m)上像素矩阵秘密分享的新观点和相应的代数几何编码方法,实现了数字图像(t,n)门限秘密分享的一种完备方案。该方案能够将一幅或多幅秘密图像编码为n幅各具随机视觉内容,同时又共具(t,n)门限结构的影子图像(或称份额图像)。证明了这种秘密分享方案的(t,n)门限结构不仅是完全的而且也是理想的,并给出了提高像素灰度值域GF(2m)上图像秘密分享算法效率的"m位像素值的分拆与并行"方法。分析表明,该图像秘密分享方法可以应用于高安全等级的秘密图像的网络多路径传输、保密图像信息的分散式存储控制、高维图形码(Bar-code in k dimension)和弹出码(Popcode)等新一代信息载体技术的识读控制等各方面。

基于边缘匹配与最低有效位的图像隐写方法

提出一种基于边缘匹配与最低有效位的图像隐写方法。根据人类视觉特性,利用像素与其相邻像素间的像素差值,将图像分为平滑区、过渡区、边缘区,在3个区域中分别采用不同比特数的最低有效位进行嵌入。实验结果表明,该方法能增加图像嵌入容量并可保持较高的载密图像质量。

针对BPCS隐写的隐写分析法

为实现对位平面复杂度分割(BPCS)隐写的有效检测,分析了图像复杂度直方图在像素块替换前后的变化,针对载密图像的位平面复杂度直方图出现明显的不连续点,定义了新的直方图不连续性测度,并提出了改进的检测算法.与已有算法相比,改进算法的虚警率和漏检率降低20%以上,并且易于实现,有利于实现实时检测.

基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法

目的为了解决当前混沌图像加密技术忽略了随机序列产生的时间延迟现象,且难以克服其自身迭代的周期性,使其序列的自相关性不理想,导致密文安全性不佳等问题。方法引入级联耦合混沌半导体环形激光器,设计基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法。首先引入SHA-256散列函数,利用明文像素值,生成一个256位的密钥,并将其分割为一系列的8位子密钥;利用这些子密钥来计算Logistic-Sine复合映射的初始条件,以输出一组随机序列;根据混沌序列,定义像素交叉互换机制,对输入明文进行预处理,消除相邻像素之间的相关性;基于级联耦合混沌半导体环形激光器,充分利用其自身的时间延迟与交叉反馈的特性,设计物理随机位生成器,以同步输出考虑时间延迟的控制矩阵与随机位流;将Logistic-Sine复合映射输出的混沌序列转换为一个过渡矩阵,联合控制矩阵,定义像素混淆机制,彻底改变明文的像素位置;最后,利用随机位流,设计像素联系扩散函数,改变图像的像素值。结果实验结果显示,与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与鲁棒性,能够有效抗击明文攻击,相应的密文熵值约为7.9958,且NPCR(7)Number of Pixel Change Rate(8)、UACI(Unified Average Changing Intensity)分别为99.50%、33.46%。结论所提加密算法具有较高的安全性和抗攻击能力,能够安全保护图像在网络中传输,在信息防伪等领域具有较好的应用价值。

基于图像像素划分的主动隐写分析

隐写分析的研究主要集中于隐写检测,而对主动隐写分析研究的较少。该文从隐写检测角度出发,将图像像素划分为不同类点,通过对信息嵌入、最低位平面置反带来的各类点频次变化的分析,提出一种针对空域图像LSB(Least Significant Bit)替换隐写术的主动隐写分析方法,解决了主动隐写分析中的密钥恢复问题。所提出的方法物理意义直观,实现简单。实验结果表明,该方法在一定嵌入率范围内均可成功恢复隐写密钥。

一种基于二值图像的信息隐藏技术

在信息技术飞速发展的今天,人们对信息安全给予了更多关注。信息隐藏技术已经成为信息安全的焦点问题。因为每个Web站点以及网络通信都依赖于多媒体,如音频、视频和图像等。而信息隐藏这项技术将秘密信息嵌入到多媒体中,并且不损坏原有的载体。在没有专门检测工具的情况下,第三方既觉察不到秘密信息的存在,也不知道存在秘密信息。因此密钥、数字签名和私密信息都可以在Internet上安全的传送。本文讨论了一种如何通过二值图像完成对信息的隐藏传输的方法。

采用2 b深度像素的弹性运动估计算法

为降低传统弹性运动估计的计算复杂度,提出一种2 b深度像素的弹性运动估计方法.首先,利用Prewitt算子提取视频帧的梯度,借助梯度模长的均值和标准差将像素深度从8 b降采样为2 b.其次,引进基于位操作的矩阵乘法和基于比较操作的偏导运算,提出了2 b深度像素的弹性运动模型以及求解该模型的简化高斯牛顿法,避免了黑塞矩阵及其逆矩阵的重复计算.同时,采用1阶线性逼近,得出阻尼步长与运动向量增量、运动补偿误差之间的函数关系以及初始步长的近似计算策略,进而以菱形搜索为初始搜索,给出了2 b深度像素的弹性运动模型的快速求解算法.实验表明:该算法的平均峰值信噪比和计算效率明显优于8 b全搜索、2 b全搜索和传统8 b弹性运动估计.

一种基于扫描相关度的LSB算法

自然图像相邻像素序列具有一定的相关性。基于图像的这种统计特性,提出了扫描相关度的概念。隐藏信息的非均匀嵌入使得载体图像的相邻像素序列相关度降低,而且图像局部有相关度突变的现象,增大了隐藏信息被检测到的风险。进一步提出了一种LSB改进算法,该算法将隐藏信息均匀嵌入到载体图像中,并在嵌入过程中,根据相邻像素期望值对扫描相关度有突变的区域进行平滑。实验结果表明,该算法明显降低了图像相关度突变的现象。

基于PXA270处理器的18象素位深显示驱动设计与实现

基于PXA270处理器和WinCE操作系统,根据显示屏的时序特性,设计实现18bit/pixel,象素位深)存储模式下的LCD显示驱动。重点介绍了在帧缓冲区中采用18bit/pixel Packed(Bit Per Pixel_Packed,压缩象素位深)方式存储象素的处理方法,以及LCD控制器、屏接口硬件设计和显示驱动底层流程。实验表明,采用18bit/pixelP acked的存储方式画质显示更为鲜明,视频文件播放更加流畅,采用BMQ软件测试系统总分达到745分。

数字全息存储噪声分析

数字全息存储技术因具有能实现海量存储、可并行读出和超高速传输等特点而成为当今世界上的热门研究课题。目前,IBMAlmaden研究中心已经能够实现250GB/in2的数据存储密度。然而,由于存在各种噪声,导致误码率还比较高。首先介绍数字全息存储的基本原理,然后分析了存储过程的噪声来源以及抑制各类噪声的方法。尤其针对页内串扰噪声的抑制,介绍了像元误匹配补偿后处理技术。

基于MPEG4高效视频DCT编码器的实现

提出并实现了一个基于MPEG4的快速高效存储的DCT视频编码器 ,用它把H .2 6 1视频数据流转换为低比特率、低空间分辨率的MPEG4流 ,并进行无线视频处理。和现有编码器相比 ,它不仅能够大大地节省存储空间 ,计算复杂度也降低了许多 ,实验结果表明用该编码器得到的视频质量与用象素领域方法得到的视频质量相当。

将MPEG2转换为MPEG4标准的视频编码器的实现

该文提出并实现了一个基于MPEG4的快速高效存储的视频编码器,用它把一个MPEG2视频数据流转换为一个低比特率、低空间分辨率的MPEG4流,并进行无线视频处理。与现有编码器相比,它不仅能够大大地节省实际需要存储空间,计算复杂度也降低了许多,实验结果表明该编码器得到的视频质量与像素领域方法得到的视频质量相当。