基于位平面分解的量子彩色图像加密方案

一般的量子图像加密算法虽然能达到加密效果,但需要的量子比特数较多,计算复杂度较高,为优化这一问题,提出了一种位平面分解的量子彩色图像加密方案。首先,采用一种位平面序信息单独编码的彩色数字图像量子表示模型(quantum representation model of color digital image,QRCI)来表示图像,利用量子交换门设计一种量子位交换操作,并作用于彩色图像中,对图像像素进行置乱,同时再对图像进行颜色通道交换操作。其次,对位平面序列进行反序操作,进一步加强置乱效果。接着,利用安全散列算法(secure hash algorithm 256,SHA-256)产生的哈希值来确定混沌系统的初始值。最后,利用混沌系统产生的序列对图像进行扩散,完成加密过程,形成加密图像。数值分析表明,相较于以往的加密方案,此方案大大降低了彩色图像存储时所需的量子比特位数,同时其密钥空间大,灵敏度高。仿真结果表明,该方案加密效果好,能抵御大部分常见的攻击。

一种基于位平面和位运动估计的视频数据压缩算法

高分辨率和高刷新率使得带宽传输的压力加倍。通常,视频压缩被用来解决这个问题。但传统的视频压缩方法不根据位平面进行编码和解码,会增加存储区域的成本。因此本文首先介绍了一种位恰可察觉失真(BJND)模型,计算了结合视点因子的位平面恰可察觉失真模型的阈值,并将亮度因子和纹理因子的恰可察觉失真(JND)阈值映射到位平面上,综合得出了位恰可察觉失真模型。然后提出了一种基于位运动估计算法的视频压缩方案。该方案使改进后的搜索范围不仅包括时间维度,还包括灰度维度。根据人眼的视觉特点和概率统计分析,方案新增了补充匹配块来替代残差数据,从而保证了压缩比的恒定性。实验结果表明,所提方案对低5位平面压缩具有最佳的综合效果,压缩比为1.38,数据传输量恒定,且恢复后的图像与原始图像并无明显差异,更加符合人眼的直观感受。

基于组合变换域的彩色图像大容量零水印算法

针对现有大多数彩色图像零水印方案中水印嵌入容量小且抗几何攻击鲁棒性能不佳等问题,提出一种基于组合变换域和位平面分解的大容量鲁棒零水印算法。对彩色载体图像的R、G、B通道分别进行快速有限剪切波变换(FFST),并对变换后的各低频子带进行非重叠分块置乱,将置乱后的各子带的分块离散余弦变换(DCT)系数用于构造四元数离散余弦变换(QDCT)系数矩阵;在每个QDCT系数矩阵中选取两个低频系数,利用其各个实部和虚部的符号极性构造8个二值鲁棒特征矩阵;将经过正交拉丁方置乱加密后的灰度水印图像按位分解,把位分解后的8个二值位平面分别与以上二值鲁棒特征矩阵进行异或并重组得到灰度级认证零水印。此外,在水印检测前,采用ORB算法对待认证图像进行几何校正。实验结果表明,所提算法水印嵌入容量和安全性高,且对于常规非几何攻击和几何攻击均具有较强的鲁棒性。

基于位平面置乱的图像加密算法研究

近年来,随着人们对电子信息隐私及网络安全重视程度的不断提高,对信息加密技术的要求更加严格,图像加密技术备受关注。因此,提出一种基于位平面的图像加密算法。将明文图像矩阵中的每个像素值分解为8个比特位,把相同位置上的比特位组合成高四位和低四位2个位平面矩阵;采用多涡卷混沌系统生成的混沌序列,对2个位平面矩阵进行置乱-扩散-置乱,得到加密图像;在MATLAB平台上进行了直方图、相邻像素相关性、密钥敏感性、信息熵、抗剪裁性等安全性分析。结果表明:所提出的图像加密算法能够进行安全有效的图像加密,且安全分析表示其加密后图像直方图平稳、像素相关性系数趋近于0、信息熵达到7.9960以上,在加密效果与安全性方面都有良好的表现,可以抵御多种攻击的干扰,能够对图像信息进行安全保护。

基于魔方旋转方法的量子彩色图像加密方案

为实现彩色图像安全高效加密,基于魔方旋转方法构建了一种量子图像置乱方案,并且设计出了对应的量子线路.结合量子异或(exclusive OR,XOR)操作和量子交换操作,实现了一种以量子魔方旋转图像置乱为基础的量子彩色图像加密方案,并对该加密方案进行了全部量子线路设计与仿真实验,取得了良好的加密结果.该加密方案的算法复杂度相对于其经典算法有指数级加速.

基于宽度学习防御对抗攻击的图像分类

深度网络分类模型在对抗样本的攻击下存在着对机器学习应用的安全性问题。针对该问题,设计并运用宽度学习来抵御对抗攻击,旨在提高智能系统对对抗样本的分类准确率,从而提升系统的安全性。同时,为了验证上述方法对抵御对抗样本攻击的有效性,首先设计优化宽度学习网络,对标准公共对抗数据集DAmageNet进行验证,实验结果表明,该网络对于对抗样本的验证准确率最高可从57.33%提升到80.67%,提高了23.34个百分点。然后,运用该优化网络对混合了FGSM、C&W、JSMA、Deepfool四种攻击方法的乳腺摄影图数据集(Mammographic Image Analysis Society)进行训练。通过大量的实验证明,宽度网络能够有效提高对抗样本中攻击方法的分类准确率,验证准确率可从55.00%提升至80.75%,较加宽前网络结构提高了25.75个百分点。对抗样本目标图像选取的位平面不同时,宽度网络抵御攻击的能力不同,通过创新性提出切割位平面的可解释方法进行研究,选取其中一种攻击方法(FGSM)进行解释,对宽度学习模型抵御攻击方法的内部机理进行分析。

一种基于BPCS的高容量可逆信息隐藏算法

提出了一种基于位面复杂度的高容量可逆信息隐藏方法。首先通过计算低位平面中位平面复杂度分割(BPCS)复杂度筛选出最佳位平面,其次将筛选出的位平面进行实块和非实块划分,对块进行重构组成新的位平面,将辅助信息和秘密信息嵌入,最后通过块置乱、像素置乱和混沌加密对图像进行加密。基于这种算法,一定程度上优化了位平面嵌入选择,可以实现高容量的信息嵌入和图像恢复。

8 bit灰度图像分层信息量研究

灰度图像按比特位从高到低可以分为8 bit。其中,高比特平面包含大量有视觉意义的数据,而低比特平面只含有少量有视觉意义的数据。这个特性在图像识别和压缩等领域有重要的应用。对此,应用信息论的方法证明其中原因。首先,用直方图数据说明低比特平面灰度直方图的分布比高比特平面平滑,从而说明视觉信息与熵值有关;其次,从数学上严谨地证明,同一图像比特平面从高到低,其熵值单调递增,从而证明比特平面包含的视觉信息是单调递减的;最后,通过实验对不同图像的比特平面进行熵值计算,得到的结果与之前的证明完全一致。

基于多级查询表的JPEG2000位平面扫描优化方法

针对JPEG2 0 0 0位平面编码的VLSI实现 ,提出一种基于多级查询表的扫描优化方法 .该方法以树型查找表为基准 ,在有效性传播通道中提前记录编码必要性信息 ,实现了后续通道的启发式扫描 .与K′Chen等人提出的GOCS方法比较 ,不仅消除了扫描中出现的冗余组 ,而且消除了冗余列 ,进一步提高了扫描速率 .该方法的另一优点是可以完成通道扫描和状态变量的并行刷新 ,支持YHsia存储优化技术而不影响系统整体效率 .实验结果表明 ,在VLSI设计中引入该方法 ,位平面编码的扫描时间可缩短 2 5 % ,存储资源将节省 8.72 % .

基于DMD的红外场景模拟器图像数据传输和分割存储方法

分析了DMD型红外场景模拟器相较电阻阵型在半实物仿真实验中没有广泛应用的原因。通过分析发现DMD型模拟器的数据传输带宽的大小和外同步触发延时长短对系统的实时性都有影响,并且指出图像接口的数据传输带宽高于有效带宽2倍时才能满足系统仿真的高实时性要求。设计了满足实时性要求的专用千兆网的硬件,具有极小的延时时间并且满足UDP/IP协议的数据传输软件和有利于DMD灰度显示高实时性的图像分割和存储的方法。实验验证了该方法能够传输100 Hz以上的分辨率为1024×768的8位灰度图像,而外同步触发信号与系统播放开始信号延时仅为70μs,并具有良好的稳定性。

面向信息隐藏的图像复杂度研究

图像位平面复杂度与人的视觉感受有着密切得关系,研究图像位平面复杂度对图像信息隐藏研究意义重要.本文提出了复杂度度量的新方法,把图像位平面的信息熵作为图像复杂度测度.研究了随机序列游长统计规律,并给出理论推导,利用图像位平面的游程统计规律与随机序列游程统计规律的接近程度,定量地描述了图像复杂度,并从实际应用的角度分析了其合理性,说明了图像位平面复杂度可以作为图像信息隐藏的性能评价指标.

一种基于LSB的数字图像信息隐藏算法

根据载体图像和嵌入量的大小,利用随机函数确定出嵌入字节的位置,使嵌入信息分布均匀;研究了异或运算的性质,结合位平面的特点,通过位的异或运算,实现秘密信息嵌入;对嵌入的字节最多只需修改一位,可在该字节中同时嵌入两位秘密信息,提高了秘密信息嵌入量,并能无损还原。理论分析和实验结果证明了算法的有效性。

JPEG2000实时截断码率控制新算法及其VLSI结构设计

提出一种实时编码实时截断的码率控制算法.它根据已分解的小波子带内码块有效位平面数来预测未分解的小波子带内码块有效位平面数,并根据编码通道数和小波/量化权系数为当前编码码块分配码率.并提出一种JPEG2000编码实时截断,两级码率控制的编码体系结构.第一级采用本文提出的算法实时截断码流和编码通道.第二级在低码率下采用JPEG2000标准的PCRD优化算法搜索精确的分层截断点.在最优分层截断之前多数码流和编码通道被预先截断,存储器损耗小,实时性高.低码率下,图像质量跟JPEG2000标准一致.

高分辨率遥感影像的实时压缩算法

针对遥感影像的特点 ,采用整数小波变换、最优比特平面编码和上下文相关熵编码 ,实现高分辨率光学遥感影像的快速压缩。该算法支持多分辨率、多信噪比的嵌入式码流结构 ,可实现从无损到有损任意码率或多种质量的图像编码。实验表明 ,该算法简单高效 。

最新CCSDS图像压缩算法研究与实现

2005年CCSDS(空间数据系统咨询委员会)推出了一项新的图像数据压缩算法标准,制定算法标准的目的是为了解决有效载荷设备的数据压缩以及如何分段压缩能使地面更好地接收图像数据和解压缩.算法的应用能够减少静态图像的数据量,这样不仅可以降低传输带宽,减少数据存储,而且在给定码率情况下能缩短传输时间,这对空间数据压缩具有重要意义.针对CCSDS最新推出的图像压缩算法进行了研究并对其性能进行了阐述,分析了算法硬件实现的可行性,并将算法软件实现的结果与其他图像压缩算法的实现结果进行了测试比较,结果表明在低码率下压缩性能与JPEG 2000,SPIHT相当,甚至更好,完全符合星载图像压缩在低码率下传输的要求.

对空域BPCS密写的统计分析

位面复杂度分割(BPCS)密写法将复杂度较高的位平面小块用秘密信息替换,可以嵌入较多的秘密信息并维持较好的隐蔽性,但含密图像的位平面小块复杂度直方图中存在两个明显的不连续点·据此,提出了针对BPCS密写的分析方法,由复杂度直方图的不连续性可以判断秘密信息的存在性,并确定秘密信息块的复杂度范围,准确测算秘密信息嵌入量·这种分析方法的原理同样适用于变换域位面复杂度分割密写·

基于零树和位平面的小波图像压缩算法

通过有机结合零树编码、位平面编码和算术编码,提出了一种基于零树和位平面的小波图像压缩算法ZBP(Zerotree and bit plane).ZBP不仅充分利用了零树符号之间的相关性,而且从位数据的层面上挖掘出了小波系数值之间的相关性,从而提高了算术编码的性能.实验结果表明,ZBP的压缩效果优于目前已有的小波图像压缩算法.

图像中的信息隐含及水印技术

首先介绍了现代信息隐含技术的含义和应用前景 .然后在彩色图像中用位平面隐含法具体实现了一种新的信息隐含技术 ,通过比较证明了其信息隐蔽性好 ,承受攻击能力强 ,对承载图像影响小 ,显出其良好的实用价值 .在此基础上又开发了在彩色图像上做出水印效果的方法 ,图像又可以几乎无损地还原 ,这可以作为图像防伪的又一种有效手段 .

一种新的基于RGB图像的多区域信息隐藏技术

提出了一种新的基于图像的信息隐藏技术,可以在图像的每个位平面都实现信息的嵌入。该技术基于如下假定:即图像中的颜色分量值在某个较小的区域内变动时,人眼几乎察觉不到该图像的失真。由此,通过给各个位平面设定一个可变化区域,在这些区域中颜色分量值的轻微变化便可引起某个位平面在0与1之间发生转换,这样便可在这些区域中实现信息的藏匿。另外还从安全性及隐藏信息量方面对其进行了分析,并通过实验显示了在图像中嵌入信息后的的效果。