FPGA Implementation of Approximate 2D Discrete Cosine Transforms

Discrete cosine transform (DCT) is frequently used in image and video signal processing due to its high energy compaction property. Humans are able to perceive and identify the information from slightly erroneous images. It is enough to produce approximate outputs rather than absolute outputs which in turn reduce the circuit complexity. Numbers of applications like image and video processing need higher dimensional DCT algorithms. So the existing architectures of one dimensional (1D) approximate DCTs are reviewed and extended to two dimensional (2D) approximate DCTs. Approximate 2D multiplier-free DCT architectures are coded in Verilog, simulated in Modelsim to evaluate the correctness, synthesized to evaluate the performance and implemented in virtexE Field Programmable Gate Array (FPGA) kit. A comparative analysis of approximate 2D DCT architectures is carried out in terms of speed and area.

基于3D-DCT和SVD的鲁棒彩色图像水印算法

在数字图像水印领域,水印算法主要集中于灰度图像,且提出的大部分彩色图像水印算法往往仅在亮度分量或在彩色图像的每一通道中嵌入水印,未能充分利用彩色图像的冗余空间,影响了水印的透明性和鲁棒性。针对此问题,提出了一种新颖的基于三维离散余弦变换和奇异值分解的彩色图像水印算法。算法先对水印图像进行预处理和对彩色图像进行互不重叠的分块;其次对每一分块进行三维离散余弦变换;最后选择对三维离散余弦变换系数的第一分量进行奇异值分解。嵌入水印时,对三维离散余弦变换系数第一分量的最大奇异值和第二分量分别采用量化和关系的嵌入方法嵌入水印。提取水印时,分别采用量化和关系提取算法提取水印并进行比较,选取相似值高的水印图像作为最终提取的水印。实验结果表明,提出的算法具有较好透明性的同时,具有抵抗常规信号处理和模糊、扭曲及锐化等攻击的能力。

基于3D-DCT的盲彩色图像水印方案

针对彩色图像的版权保护应用,提出一种基于分块三维离散余弦变换的彩色图像水印方案。对彩色图像进行分块的三维离散余弦变换,嵌入水印时,对三维离散余弦变换系数的直流分量和第二分量分别采用量化和关系的方法嵌入水印信号;提取水印时,分别采用量化和关系提取算法提取水印信号并进行比较,选取相似值高的水印作为最终提取的水印信号。仿真结果表明,该算法具有较好不可感知性和抵抗多种攻击的能力,与其它相似的算法相比,具有更优越的性能。

A New Robust Color Image Watermarking Scheme Based on 3D-DCT

In this paper, for color image copyright protection application, a new and blind color image watermarking algorithm based on quantitation method in three dimensional discrete cosine transform (3D-DCT) is proposed. Firstly, the original RGB color image is divided into non-overlapping blocks sized 8 × 8 × 3, and then performs 3D-DCT transform on each block. Secondly, embed a bit watermarking signal into each block’s 3D-DCT direct-current (DC) coefficient by quantization method. The results show that the proposed scheme has very good imperceptibility and robustness against the common image processing attacks. Compared with similar algorithm, the proposed scheme has better robustness performance for most attacks.

基于2D-DCT变换的MWD遥传信号泵冲干扰消除方法

遥传技术是随钻测量(MWD,measurement while drilling)系统中的一项关键技术,目前大多数MWD系统均采用泥浆脉冲方式进行数据传输。钻井现场噪声环境复杂,特别是泥浆泵的泵冲干扰,其强度较大,如果其频率落入脉冲信号的带内,则会对地面接收信号造成严重干扰。因此若不能对脉冲信号带内的泵冲干扰进行很好的抑制,则会限制遥传系统对各种工况的适应能力。提出了一种基于二维离散余弦变换(2D-DCT)的泵冲干扰消除方法,该方法将地面接收到的一维泥浆压力信号转换为二维信号,然后进行2D-DCT变换,从而能在变换域进行泵冲干扰的消除处理。

混合信号处理实现2D-DCT的CMOS图像传感器结构

为了减少原有混合信号处理方法实现二维离散余弦变换(2D-DCT)的运算周期,提出了一种新型的CMOS图像传感器(CIS)结构.该结构利用2D-DCT可以行列分离以及变换核对称的原理,对像素阵列进行8×8分块,增添采样电容阵列,通过寄存器控制、选择相应核系数的电容比例、结合模拟累加器完成列变换,通过电容复用和数字域累加完成行变换.对结构进行建模验证,结果表明:此结构能够正确实现2D-DCT,保留15.63%DCT系数压缩时,峰值信噪比(PSNR)达到73.54,dB,运算周期缩短为原有混合信号处理方法的25%.该结构提高了传统CIS的输出效率,适用于无线视频传感网络、生物医疗等低功耗高效率成像系统.

Automated Phase-measuring Profilometry of 3-D Diffuse Objects Using a Single Phase Step Method

The technique of phase measuring profilometry using a single phase step method is proposed.This method can automatically obtain phase value at each pixel by using a discret cosine transform algorithm.The method is able to automatically recognize any position between depression and elevation on an object surface.Theoretical analysis and experimental verification are presented.

Securing Copyright Using 3D Objects Blind Watermarking Scheme

Recently,securing Copyright has become a hot research topic due to rapidly advancing information technology.As a host cover,watermarking methods are used to conceal or embed sensitive information messages in such a manner that it was undetectable to a human observer in contemporary times.Digital media covers may often take any form,including audio,video,photos,even DNA data sequences.In this work,we present a new methodology for watermarking to hide secret data into 3-D objects.The technique of blind extraction based on reversing the steps of the data embedding process is used.The implemented technique uses the features of the 3-D object vertex’discrete cosine transform to embed a grayscale image with high capacity.The coefficient of vertex and the encrypted picture pixels are used in the watermarking procedure.Additionally,the extraction approach is fully blind and is dependent on the backward steps of the encoding procedure to get the hidden data.Correlation distance,Euclidean distance,Manhattan distance,and the Cosine distance are used to evaluate and test the performance of the proposed approach.The visibility and imperceptibility of the proposed method are assessed to show the efficiency of our work compared to previous corresponding methods.

A Study of Transform Encoding Using Frequency Spectrum Selection in 3D-DCT for Sequence Image

This paper puts forward the concept of laminar e ncoding based on frequency spectrum selection in 3D-DCT of sequence image. And the pattern of laminar encoding is suitable for the demands of the development of current communication. So this method is very useful in video communication and has wide prospect.

结合离散余弦变换与离散小波变换的无损彩色图像加密算法

为使图像在网络中进行安全传输,结合频域领域的图像加密相关研究,提出一种新的彩色图像加密算法。首先将明文图像划分为三基色分量,执行二维离散余弦变换(DCT)得到DC和AC置乱序列;然后对置乱矩阵执行二维离散小波变换(DWT)得到4个子带矩阵,并对置乱后的子带执行逆二维小波变换得到用于扩散的二进制矩阵;接下来将二维十进制矩阵转化为三维二进制矩阵,并对两个二进制矩阵执行异或运算,将其转化为二维十进制矩阵;最后进行扩散操作得到密文图像。实验结果表明,该算法能有效抵抗明文攻击与非法者攻击。

彩色图像三维六边形离散余弦变换编码

为了适应人眼视网膜细胞的正六边形结构的排列方式并充分利用彩色图像各颜色分量间的相关性,提出了一种基于六边形采样的三维离散余弦变换方法。该方法根据传统的矩形采样和正六边形采样之间的关系来完成两者的转换;然后在已有的六边形离散余弦变换的基础上提出三维六边形采样的离散余弦变换,并验证它的能量集中性。最后,在同一个模型下建立彩色图像的空间位置和颜色分量,并利用提出的方法分别以不同的子图大小对不同的图像进行整体变换。实验结果表明:相对于传统的矩形采样,提出方法的压缩比提高了约51.1%,峰值信噪比提高了约16.3%,从而有效地降低了彩色图像各颜色分量间的相关性。得到的结果表明,利用六边形采样技术可以提高采样率,降低编码速率。

一种基于四维离散余弦变换的视频编码方法

为有效地去除 Y,U,V 3帧之间内在的相关性 ,提出了一种基于四维离散余弦变换理论的彩色视频压缩编码方法。该方法将彩色视频放在四维数学模型中考虑 ,将彩色视频的图象宽度、图象高度、彩色空间的 3帧 ( Y,U,V) ,以及视频序列的连续 3帧分别看作四维数学模型中的“四维”,利用四维离散余弦变换去除彩色视频中图象的相邻像素之间、Y,U,V3帧之间、以及视频序列相邻帧之间的相关性 ,并结合矢量量化进行压缩。实验结果表明 ,利用该方法对“Miss America”彩色视频进行压缩编码 ,在同等信噪比的条件下 ,可获得比标准 MPEG-2压缩编码方法高约 4倍的压缩比。

基于对角DCT与2DPCA算法的人脸识别

提出了一种对角离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)和二维主元分析(Two-Dimensional Principal Component Analysis,2DPCA)相结合的人脸识别方法。该算法首先将人脸图像转换成对角图像,同时利用DCT压缩并重建人脸图像;然后通过2DPCA进行特征提取得到人脸识别特征;最后运用最近邻分类器进行识别。基于ORL(Olivetti Research Laboratory)、受污损ORL及Yale人脸数据库的实验结果证明了该算法的有效性。

二维离散分数余弦变换的改进形式

将一维离散余弦变换的变换核扩展到二维分数形式,得到Pei形式的二维离散分数余弦变换。通过整数阶余弦变换的线性叠加构造一种改进形式的二维离散分数余弦变换,并基于特征值和特征向量理论,分析2种离散分数余弦变换的周期关系。数值仿真结果表明,2种形式可以达到相同的变换结果,适用于图像编码、数字水印等领域。

基于自适应特征融合的人脸识别

针对单一人脸特征在人脸识别中的局限性问题和二维主成分分析人脸特征缺少判别信息的问题,利用互补思想,提出了一种改进的二维主成分分析与二维线性鉴别分析加权融合的人脸识别算法。利用离散余弦变换对原始人脸图像进行压缩并重建,以滤除图像中人眼并不敏感的中高频部分,再利用二维主成分分析方法进行人脸特征的提取;运用二维线性鉴别分析方法提取原始人脸图像中具有鉴别性的人脸特征;最后,提出一种自适应的权值选取方法,将两种人脸特征进行加权融合以实现分类识别。在ORL和Yale人脸数据库上的实验结果证明了该方法的有效性。

XYZ视频图像压缩编码

本文讨论并实现了基于 3 DDCT的XYZ视频图像压缩编码方法 .该方法不涉及运动估计和运动补偿 ,复杂度低 .实验结果表明 ,这种算法能快速地、高质量地压缩视频图像 ,是一种很有潜力的视频编码方法 .

融合2DDCT、2DPCA和2DLDA的人脸识别方法

二维主分量分析(2DPCA)是人脸识别中的一种非常有效的特征提取方法。二维线性判别(2DLDA)方法具有很好的分类效果。在研究这两种理论的基础上提出一种基于2DDCT(二维离散余弦变换)与2DPCA+2DLDA相结合的人脸识别方法,并在0RL人脸库上分别对单一的方法与相融合的方法进行识别比较研究。实验结果表明,提出的方法不仅提高了识别率,而且减少了训练与分类时间。

基于人脸与虹膜的融合算法研究

对原始图像作对角变换,并在此基础上利用二维离散余弦变换(2DDCT)进行特征压缩,将人脸与虹膜特征相融合,利用二维主元分析(2DPCA)分别从纵横双向进行特征提取,最后利用最小距离分类器进行识别。基于CAS-PEAL人脸数据库与CASIA虹膜数据库的实验结果表明,该方法降低了维数,有效地利用了分类特征信息,提高了正确识别率;证明了该算法的有效性,为多生物特征识别提供了一种新途径。

小波重构与局部DCT的二维主元分析掌纹识别

为了解决掌纹特征提取过程中,手掌的非平面问题导致的伪主线噪音信息并简化运算,对重构的掌纹图像进行了局部离散余弦变换.解决了重构后图像噪音敏感性问题,有效地区分了掌纹主线、掌纹褶纹和乳突纹.由二维主元分析算法获得较稳健的识别特征.通过香港理工大学公布的PolyU掌纹数据库的实验,同二维主元分析算法相比,小波重构与局部离散余弦变换的2DPCA掌纹识别算法正确识别率较高,识别效率较高.

基于DCT融合2DPCA与DLDA的人脸识别

传统的基于主成分分析的人脸识别需要将图像矩阵转化为向量,特征提取需要花费大量时间。二维主成分分析直接利用图像矩阵,特征提取速度快,但特征数量大,影响分类速度。因此,提出了一种基于离散余弦变换(DCT)的二维主成分分析(2DPCA)和直接线性判决分析(DLDA)结合的人脸识别方法。算法首先用DCT对人脸图像进行压缩并重建,然后利用2DPCA和DLDA对人脸图像进行特征提取,最后选用最近邻分类器进行分类。在ORL人脸库上的测试结果表明,与DL-DA或2DPCA算法相比,算法具有更高的识别率。