基于频谱切割和二维Arnold变换的彩色图像加密算法

针对多通道彩色图像加密算法传输负担大的缺陷,提出了基于频谱切割和二维Arnold变换的单通道彩色图像加密算法。该算法对原彩色图像的RGB分量分别进行不同分数阶次的分数傅里叶变换(FrFT),将各分量所得频谱信息进行切割,组合成一幅新的频谱;再用二维Arnold变换对组合频谱进行置乱,使三个分量的频谱信息充分混淆和扩散。密文为一幅灰度图像,在保留原彩色图像主要信息的同时,减小了传输负担。仿真结果与性能分析验证了该算法的加密效果和安全性。

二维Arnold变换加密数字全息图

提出了用于M×N数字图像的二维Arnold变换公式,指出其变换周期等于MAXN×MAXN(其中MAXN=MAX(M,N))数字图像Arnold变换的周期;分析了二维Arnold变换用于数字图像加密的弊端,针对于其不足,提出将Arnold变换用于置乱虚拟光学方法生成的数字全息图,以增强加密效果。

数字图像的二维Arnold变换及其周期性

以图像信息安全问题为背景 ,讨论了平面上 Arnold变换的周期性 。

基于二维散射变换的湖相碳酸盐岩储层厚度预测方法研究

济阳坳陷沙四段湖相碳酸盐岩受湖盆内沉积环境和构造运动等因素控制,储层厚度变化大,非均质性强,油气开发难度大.为了准确预测湖相碳酸盐岩储层的厚度,本文提出一种基于二维散射变换和随机森林的储层厚度预测方法.首先,引入二维散射变换提取地震时频属性,该变换是在二维小波变换的基础上,通过迭代小波分解和非线性操作来实现的.与传统的二维小波变换对比,散射变换提取的时频属性具有局部形变稳定性以及对噪声鲁棒性的优点,有助于提高储层厚度预测的准确率.在此基础上,在有限测井数据的条件下,利用随机森林算法建立多尺度时频属性与测井解释厚度之间的非线性关系,实现湖相碳酸盐岩储层预测.模型数据的预测结果表明,与基于传统地震振幅属性的厚度预测和基于二维小波变换的储层厚度预测对比,本文所提的厚度预测方法具有最优的性能.叠后三维地震数据的预测结果表明,与基于传统地震振幅属性的厚度预测和基于二维小波变换的储层厚度预测对比,本文所提方法的厚度预测结果与实际钻井数据误差更小,提高了储层厚度预测的精度,清晰刻画了灰礁、灰滩与灰泥等三种沉积亚相的空间展布,有利于后续井位部署和优化.

WraNet:一种基于二维离散小波变换的轻量害虫识别网络

近年来,人工智能技术在害虫识别领域得到广泛应用。目前深度网络害虫识别方法仍存在计算量大、对复杂背景下的害虫识别效果差等问题。为了解决计算量大的问题,本文提出了一种新型轻量网络——WraNet。该网络利用二维离散变换模块对图像进行特征混合,并学习图像的强先验知识,例如尺度不变性、平移不变性和边缘稀疏性。这使得单层二维离散小波变换层达到多层深度神经网络的效果,从而减少了计算量和模型参数的大小。本文还提出了一种新的算法——WraNet-m,该算法通过软投票集成了WraNet、ResNet50和FPN网络模型,以进一步提升识别效果。WraNet-m算法在IP102和D0害虫数据集上的准确率分别达到了72.44%和99.52%,证明了集成方法的有效性和鲁棒性。

基于二维离散余弦变换的图像水印算法研究

针对数字版权保护的应用需要,研究了基于二维离散余弦变换的图像数字水印算法的适用性。首先在Matlab平台中设计了基于二维离散余弦变换的数字水印嵌入、提取和抗攻击的算法程序,然后采用经典灰度二值图像进行了实验研究。结果表明,将二维离散余弦变换应用于图像数字水印,其水印图像的质量保持较好,且水印具有较好的不可见性,抗击低通滤波的能力较好,但抗旋转攻击和较大范围剪切攻击的能力较弱,因此其总体鲁棒性相对较好,能够较好地满足图像数字水印的应用要求,但后续要对二维离散余弦变换的水印算法进行改进性研究,尤其要提升其鲁棒性,从而更好地满足数字版权保护的应用需求。

基于分块转置的二维快速傅里叶变换的FPGA设计

离散二维快速傅里叶变换被广泛应用于数字图像处理,对工程领域具有重要意义。通常2D-FFT使用行列分解计算,即先沿着行计算一维快速傅里叶变换,再沿列计算。由于现场可编程门阵列的数据传输带宽以及相关存储硬件的物理结构特性的限制,该方案不满足高分辨图像实时处理的需求。采用行FFT-转置-行FFT的方案,虽减少计算过程中直接内存访问控制器的等待时间且能提高2D-FFT的计算效率,但目前矩阵转置实现有很大的局限性。传统的设计使用加载和存储指令来完成矩阵的换位。提出一种基于快速分块转置的2D-FFT方案,通过搭建转置模块与四路并行1D-FFT模块,充分利用FPGA片上资源以降低延时。实验基于Xilinx Kintex UltraScale FPGA,在相同的时钟频率以及并行条件下,对比不同的2D-FFT计算方案。在实验误差范围内,本文提出的解决方案使计算效率提升约15倍。

基于运动分类和二维卷积的随机Hough变换航迹起始

随机Hough变换具有占用存储空间小、计算量低的优点,常用于低杂波环境下的航迹起始。针对随机Hough变换在密集杂波环境下存在峰值簇拥、计算量大导致航迹无法正确起始的问题,文中提出了一种基于运动分类和二维卷积的随机Hough变换航迹起始方法。首先,利用距离约束限制无关点迹做随机Hough变换;然后,对不同运动朝向的点做随机Hough变换,产生的特征参数分别用矩阵存储,为避免测量噪声导致航迹特征参数得不到积累,对每个特征参数矩阵做二维卷积;最后,将过阈值门限的特征参数点进行聚类处理完成航迹起始。验证结果表明:所提方法能在密集杂波环境下有效地起始多目标航迹,不仅成功率高,而且计算量小,具有较好的工程应用前景。

污染物周期性排放的二维平流扩散方程解析解

为更好地理解和管理污染物周期性排放对自然环境的影响,研究了重金属污染物在土壤层呈周期性排放的二维平流扩散方程中的解析解问题.基于二维模型方程,利用拉普拉斯变换技术,得到源汇项以周期性函数的时间依赖的解析解.结果强调了重金属浓度呈周期性排放的显著下降,并强调了周期性排放对浓度峰值的影响及源汇作用在预测和管理控制重金属污染方面的重要性,为进一步深入研究二维平流扩散方程中的周期性排放问题提供基础.

基于二维小波变换SIFT算法模型的皮革断面图像配准研究

以二维小波变换优化SIFT算法构建了一种针对皮革断面图像配准分析的数学模型,以人工方式、SIFT算法作为对比对象,对该数学模型在皮革断面同层图像配准和序列图像配准两方面的性能进行对比分析。结果表明:融合优化后的数学算法模型在检测效率和检测精度方面具有显著改进。

二维Arnold仿射模变换加密数字全息图

提出了用于M×N数字图像的二维Arnold仿射模变换公式,指出其变换周期等于MAXM×MAXN数字图像Arnold仿射模变换的周期;分析了二维Arnold仿射模变换用于数字图像加密的弊端,针对于其不足,提出将Arnold仿射模变换用于置乱虚拟光学方法生成的数字全息图,以增强该算法的安全性。

二维短时傅里叶变换及其在地震资料中的应用

在油气勘探领域中,针对横向变化快的地质体仅用短时傅里叶变换是无法准确捕捉到地层的横向信息。因此,文章中引入二维短时傅里叶变换对地震剖面进行处理,通过在空间域中引入波数,保证了横向的连续性,进而得到地震信号在时间-频率-空间-波数域上的时空表征,不仅可以精细刻画储层的形态,同时保留了信号的重构性能。模拟信号和实际资料的结果更好地验证了二维短时傅里叶变换可以有效解决地层横向连续性的问题。

基于转动式二维激光扫描仪和多传感器的三维重建方法

三维重建技术是机器视觉中最热门的研究方向之一,在无人驾驶和数字化加工与生产等领域得到了广泛的应用。传统的三维重建方法包括深度相机和多线激光扫描仪,但是通过深度相机获得的点云存在着信息不完整和不精确的问题,而多线激光扫描仪成本高,阻碍了该项技术的应用和研究。为解决上述问题,提出了一种基于转动式二维激光扫描仪的三维重建方法。首先,用步进电机带动二维激光扫描仪旋转运动来获取三维点云数据。然后,用多传感器融合的方法对激光扫描仪的位置进行标定,采用坐标系变换完成点云数据的匹配。最后,对采集得到的点云数据进行了滤波和精简处理。实验结果表明:相较于深度相机/IMU数据融合的重建方法,平均误差降低了0.93 mm,为4.24 mm;精度达到了毫米级别,误差率也控制在了2%以内;整套设备的成本相较于多线激光扫描仪大大降低。本文方法基本满足保留物体的外形特征、高精度和成本低的要求。

基于改进二维离散希尔伯特变换的图像边缘检测方法

提出一种新的基于二维希尔伯特变换的边缘检测方法。对于频域信号而言,希尔伯特变换不改变信号的幅值,而仅仅改变其相位,即负频率的相位作+90°相移,而正频率作-90°相移。经由傅里叶变换后,边缘特征呈极值状态,因此本文利用二维离散希尔伯特变换实现边缘检测。由于二维离散希尔伯特变换结果具有方向性,提出利用两个呈正交性的二维离散希尔伯特变换的幅度平方和来检测图像边缘特征。此外将高斯核函数引入到希尔伯特变换中,以减少图像噪声对检测结果的影响,并根据PSNR(峰值信噪比)来确定最佳参数σ,从而得到理想的边缘检测效果。为验证该方法的检测结果,将所提方法与传统边缘检测算子的检测效果进行了比较分析,并将该方法运用于卫星遥感图像中,结果表明该方法可以有效地应用于边缘检测工作中。

JPEG2000二维离散小波变换高效并行VLSI结构设计

提出一种基于提升算法,实现JPEG2000编码系统中二维离散小波变换(DWT)的高效实时并行VL SI结构设计方法.利用该方法所得结构使行和列滤波器同时进行滤波,用少量行缓存代替大量中间存储空间,用优化的移位加操作替代乘法操作.整个结构采用流水线设计方法处理,在保证同样的精度下,大大减少了运算量,增加了硬件资源利用率,加快了变换速度,减小了电路的规模.二维离散小波滤波器结构已经过VerilogHDL行为级仿真验证,并可作为单独的IP核应用于正在开发的JPEG2000图像编、解码芯片中.

基于二维直接线性变换的数字相机畸变模型的建立

提出并论证了基于二维直接线性变换的畸变的校正方法。本方法特别适用于各类固态摄像机 (CCD、CID、PSD)的畸变模型的建立 。

二维小波变换在去除面波干扰中的应用

在原始地震记录中,面波干扰往往会掩盖有效信号,降低资料的信噪比。常规的一维滤波和F-K滤波方法在去除面波时,会损害有效信号,丢失一些有用的地质信息。小波变换是一种时频分析方法,具有分频和局部分析能力,可以从地震资料中将面波分离出来,而不伤害有效波。二维小波变换去除面波的基本原理是:首先依据面波和有效波视速度的范围,在时间-空间域把原始单炮记录分成没有面波和含有面波的记录;然后应用二维小波变换对含有面波的记录进行时频分析,将其变换到时间、频率、空间和波数四维域中,利用有效波与面波在频率域和波数域上的差异进行面波分离,去除面波,提取有效波,并进行信号重构;最后将重构的信号与没有面波的记录叠加,即可得到去除面波干扰的资料。实际资料处理结果表明,二维小波变换去除面波的方法具有良好的应用效果,有效信号得到了加强,信噪比得到了提高。

利用LOFAR谱图的二维傅里叶变换脊计算波导不变量

该文提出了利用被动声纳信号LOFAR谱图的二维傅里叶变换计算波导不变量的方法。在用简正波方法分析了两种典型波导的波导不变量分布情况的基础上,推导了利用LOFAR谱图二维傅里叶变换脊计算波导不变量的公式。运用该公式仿真计算了Pekeris波导和具有负跃层的浅海波导声场中声源深度从10m变化到90m时的波导不变量值,经过与南海试验数据的计算对比,两者计算结果相符。与简正波方法相比,该方法不需要精确了解海洋环境参数,同时避免了复杂的微分方程求解运算,更适合于信号的实时处理。

基于HOG特征与二维Gabor小波变换的高铁接触网支撑装置耳片断裂故障检测

针对高速铁路接触网支撑结构中旋转双耳耳片断裂故障难以检测的问题,提出一种HOG(histogram of oriented gradients,梯度方向直方图)特征与二维Gabor小波相结合的图像检测方法。为实现旋转双耳在待检测图像中的定位,利用其正负样本的HOG特征对线性SVM分类器进行训练,对检测窗口内是否包含旋转双耳进行判别。为实现耳片断裂故障的可靠诊断,利用二维Gabor小波变换能量值对图像中的边缘信息进行筛选,进而对耳片断裂故障引起的故障裂痕进行识别。实验结果表明,本文提出的方法能在复杂的接触网支撑与悬挂装置图像中准确识别发生耳片断裂故障的旋转双耳部件,检测结果不受拍摄距离、拍摄角度以及曝光度等因素的影响,具有较高的使用价值。

Radon变换在二维条码图像识别中的应用

分析了DataMatrix(简称DM)二维条码的符号结构特点,根据Radon变换的基本思想方法,提出一种对识别无间断的连续线段很有效的算法和一种对识别“铁路线”很有效的算法.运用这两种算法,在二维条码图像最小模块仅为2.7像素的情况下、在图像轻微弯曲的情况下,可以对二维条码图像中的黑边和铁路线快速准确地定位.该算法可以应用于QR Code、DataMatrix、Code93和龙贝码等二维条码的图像识别.