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数字图像处理（鲁棒水印）.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.51M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    第20卷第9期 2007年9月 传感技术学报 CH玳ESE JoI琅NAI．0F SENSORS m巾ACnIATORS V01．20 No．9 sep．2007 Highly Rob璐t Real-Time Image Enhancement GI研、『G W矗。，5I KP，YE崩扩qing，G缸W毒i一五口，29 (脚n仃棚}o，h，o朋4￡i卯4剧目盯￡翮ff勘gi棚一，lg，加巧如增哳iwrs埘，胁行g眈o“310027，骁i船) Abstr神t：A novel approach which models 910bal and local adaptation of the human visual system(HVs)is developed to automatically render high dynamic range images． This method combines global compression and local processing together，and adOpts suitable c010r restoration． The results show that the method ef- fectively enhances the image qualities and is robust enough to a11 kinds of images，including complex scenes with highIy Varying luminance． Key words：image enhancement；human visual system(HVS)；blur mask；color restoration；HSI c010r space EEACC：7220 一种强鲁棒性的实时图像增强算法 龚 薇。，斯科，叶秀清，顾伟康 (浙江大学信息与电子工程系，杭州310027) 摘 要：提出了一种模拟人类视觉系统的自动图像增强算法．它依据输入图像的统计特征，将全局压缩和局部处理相结合， 并且进行了适当的颜色补偿．结果表明，此方法在细节上和速度上都优于传统的Retinex方法，能够快速有效地增强图像质 量，适用于包括高对比度低可见度在内的复杂图像，具有实时性和强鲁棒性． 关键词：图象增强；人类视觉系统(HVs)；模糊掩模法；颜色补偿；HSI色度空间 中图分类号：TN911．73 文献标识码：A 文章编号：1004．1699(2007)09—2024-05 数码相机和数码摄像机等拍摄出来的图像往往 和人们看到的景象不一样，这是由于受到摄取或者 象的质量，但低灰度区域细节增强仍不足，而且计算 复杂度高，离实际应用还有很大的距离．计算复杂度 输出设备的限制，景色的动态范围被压缩，导致所摄 过高已经成为Retinex算法的一个通病．为此Riz— 图片高光和低光部分的细节丢失；而人们接收到的 是人眼视觉系统处理后的结果．为了使图片更加贴 zi[8]提出了ACE算法[3l，简化了Retinex的迭代算 法，但是引起了图象质量的下降，缺乏处理高对比度 近真实景物，恰当地模拟人眼视觉系统便成为关键 的一步．如何更好地模拟人眼视觉系统已经成为当 前研究的重点．Edwin Land系统地提出了Retinex 模型[1七]，模拟人类大脑视觉皮层的成象原理，采用 了多次迭代的计算方法．随后Retinex算法研究得 到长足的发展．H．Land[3]提出了用Retinex处理 彩色图象的选择机制；Jobson[4]和BarIlard[5]各自将 单尺度的Retinex拓展到多尺度，使得图象细节更 加清晰，但是导致了计算复杂度的大幅度攀升，而且 低可见度图象的能力；Alleyson[9]提出了一种非线 型算法，计算复杂度有所下降，图象质量也有所增 强，但仍缺乏处理高对比度低可见度图象的能力． 实际上，人眼视觉系统是一个复杂的非线性机 制，它能够在光照条件改变的情况下有平稳的感知 景象，具有颜色和亮度的一致性(Wyszecky and Stiles，1982)；同时，当所观察的景物具有高动态范 围的情况下，人眼能够局部适应景物的每一个部分 从而获取强光和弱光的具体细节．因此，仅对所摄图 处理高对比度低可见度图象的能力不足；May． 1an睁7]利用retinex对高对比度低可见度图象进行 像进行全局或者局部处理是不够的，必须要把两者 结合起来． 了研究，提出了局部和整体相结合的思路，增强了图 本文针对目前最难增强的高对比度与低可见度 收稿日期：2006—04—17 修改日期：2007一04—03 万方数据
    第9期 龚薇，斯科等：一种强鲁棒性的实时图像增强算法 2025 图像，提出了一种新的实时模拟人眼视觉系统的自 动图像增强算法，主要结构如下：第一节，对所研究 的算法进行了系统描述；第二节包括三个部分，第一 部分是依据输入图像统计特征进行的全局调整，第 二部分是基于模糊掩模法的局部处理，第三部分是 HSI色度空间上的颜色补偿，第三节给出了图像处 理结果；最后，总结了全文． 1 系统描述 系统的算法流程图如图1所示． ／√瓢半醐卜＼世到瓤 l l cr分量 ＼ 、 ＼ 、 Y分量 ‘全局压缩 Y’分量 l局部处理／ r’分量 ／ Cb分量 ／ ／ H分量 ＼ ＼ I 中间结果图像 Ⅲ1■Imt^ 。／ l—、
    2026 传感技术学报 2007年 ’ 像，E忑i万是模糊掩模算法中的模糊掩模，可以用 yi。(z，y)经过高斯低通滤波来近似： Y_(z，y)=yi。(z，y)*G(z，y)= 吨。‰。 ∑∑k(z—m，y一，z) m。—d品x≈=—d毛x ·。老妒警， 其中：盯是低通滤波器的特征参数．取高斯滤波器的 (4) 作用范围为d一=3盯，将式(4)代入式(3)可得： y伽t(z，y)=K(z，y)+忌·[ym(z，y)一 矗。‰ 互，互冰一％厂小去唧(-警)] ”F—％“”=—畸懈 V厶两叮‘V ． 。．。 (5) 2．3 HSI色度空间下的颜色补偿 以上两步对亮度分量的处理，不仅均衡了输入 图像的直方图，增强了可见性，而且还有效的增强了 细节，但是由于所摄图像颜色可能不尽如人意，因此 有必要再对图像进行颜色补偿，使之更鲜艳生动，更 贴合人眼处理结果． 本算法中所采用的颜色补偿是在HsI色度空 间下做的．首先，将前两步处理后的中间结果图由 YC疋b空间转换到HSI空间．由于HSI色度空间 下各分量正交，因此可以在保持色度亮度不变的前 提下处理饱和度，从而在增强颜色的同时不至于影 响图象的亮度和细节． 然后将饱和度分量S做g砌ma修正，得到： S。(z，y)一min(1，点·瑜·S7(z，y)／r(z，y)) 其中：k是图像J分量的均值，愚，y为可调参数． 3实验结果和分析 实验结果：图3是一个具有高动态范围低可见 度的例子．图3(b)和图3(c)分别是用传统的Ret— inex处理后的图像‘6。73和用本文所提出的算法处理 的图像．由图可见，本文所提出的算法可以获得较好 的图像细节，处理后的结果接近人眼视觉感知结果． 图3(a)原始图像 图3(b)．用鼬tin“处理后的图像 图3(c)．人眼视觉系统模拟模型处理后的图像 其他的一些图及用本文所提出的算法得到的结果：见图4．左边是需要进行对比度增强的原始图像，右 图3不同算法处理高动态范围低可见度的例子 边为处理后的结果图． 图4(a) 图4(b) 图4(c) 图4(d) 万方数据
    第9期 龚薇，斯科等：一种强鲁棒性的实时图像增强算法 2027 图4按本文算法处理过的图与原始图的比较 计算复杂度分析：(测试机配置：P4 1．6G， RAM=512M，Windows XP Professional) 表2计算复杂度比较 像，从全局压缩和局部处理相结合的方向考虑，提出 了一种高鲁棒性和实时性的自动图像质量增强算 法．本文所研究的算法具有一定的实际意义，实验结 4结束语 果说明了此算法的有效性． 参考文献： [1] E Lalld，n地Retinex[J]．Ameri啪Sd既tist，Ju腿1964，52 (2)：247—264． [2]LaIld E aIld MdCa加J．№htne鹞aIld R电timx theory[J]． JoumaI of T}le 0ptical Societjr 0f Ameri∞，J觚Ilary 1971，61 本文针对目前难于处理的高对比度低可见度图 (1)：l一11． 万方数据
    2028 传感技术学报 2007年 [3] [4] Land E H．An Altemative Tech血que for The D色sigmtor in T1le Retinex Theow of colorⅥsi∞[J]．National Acad锄y of sciences of the UIlited States of A眦dca，May 1986，83(10)l 3078—3080． Jobson D，Rah撇n Z，觚d w00ldeU G．A Multi-scale Reti雠x for酗dging tlle Gap Between Color Irnag酷and the Hu姗 obServation of So∞∞[J]．IEEE TfaIl髓cti蛐on hIlage Pro— c∞sing，July，1997，6(7)：965—976． Bamard K aIld Funt B lnvestigati∞s into Multi-s∞le Reti雌x [5] [c]／／C0lor hIlagiIlg in Multimedia’98，Derby，uK，March 1998：9—17． [6]Meyl锄L aIld Sa黯tnlIlk&Bio-i∞pired Inlage Enhancen呦t for Natural color hn球烙口]．IS&T／sPIE Electrc瞄c Im踞ing 2004．T11e Hun姗vision and Elect啪ic Im画119Ⅸ，voL 5292，San Jose，CA，J锄llary 2004 l 46—56． [7]Meylan L a_rld susstrunk&High D如8rnic RarIge hnage Ren- [8] deriIlg UsiIlg a Retinex-Based Adaptive Filter[J]．Ac∞pted to IEEE Tnnsacti帆s on I瑚ge ProcessiTlg，2005． Alessandr0趾zi，carlo Gatta，肪niele MariIli，A N哪A山驴 rithrn for Unsuper、，ised Global and L0cal C0lorcorrection[J]． Pattem Recogflition ktteB，2003，2411663一1677． [9] ～leysson D and sasstrunk S 0h Adaptive Non-linearity for Color Disc订1Ilination and chronmtic Adaptation[C]／／IS＆T FirSt Europe觚Conference咖Color in Gmphics，hIlage，and Ⅵsion，Poitiers，France，April 2—5 2002 I 190．195． 龚薇(1982一)，女，浙江大学在读硕士， 主要研究方向为图像处理、计算机视觉 和人工智能，problef耻r@126．com或 90600740@nusI edu sg． 斯科(1982一)，男，浙江大学在读博士， 主要研究方向为数字图像处理、信号处 理，skozj炮163．co札 顾伟康(1939一)，男，浙江大学教授博导， 主要研究方向为智能信息系统、计算机 视觉和模式识别，guwk@zju edlL饥 万方数据
    一种强鲁棒性的实时图像增强算法 作者： 龚薇， 斯科， 叶秀清， 顾伟康， GONG Wei， SI Ke， YE Xiu-qing， Gu Wei-kang 作者单位： 刊名： 浙江大学,信息与电子工程系,杭州,310027 传感技术学报 英文刊名： CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS 年，卷(期)： 2007，20(9) 2次 引用次数： 参考文献(9条) 1.E Land The Retinex 1964(2) 2.Land E.McCann J Lightness and Retinex theory 1971(1) 3.Land E H An Alternative Technique for The Designator in The Retinex Theory of Color Vision 1986(10) 4.Jobson D.Rahman Z.Woodell G A Multi-scale Retinex for Bridging the Gap Between Color Images and the Human Observation of Scenes 1997(7) 5.Barnard K.Funt B Investigations into Multi-Scale Retinex 1998 6.Meylan L.Sǖsstrunk S Bio-inspired Image Enhancement for Natural Color Images 2004 7.Meylan L.Süsstrunk S High Dynamic Range Image Rendering Using a Retinex-Based Adaptive Filter 2005 8.Alessandro Rizzi.Carlo Gatta.Daniele Marini A New Algorithm for Unsupervised Global and Local Color Correction 2003 9.Alleysson D.Sǖsstrunk S On Adaptive Non-linearity for Color Discrimination and Chromatic Adaptation 2002 相似文献(1条) 1.学位论文 彭军 混沌在网络信息安全中的应用研究 2003 随着计算机技术、网络技术和通信技术的高速发展和广泛应用，特别是Internet的迅猛发展，网络信息的安全与保护问题日益成为亟待解决的关键 问题。将混沌理论应用于保密通信和信息加密已成为国际非线性科学和信息科学两个领域交叉融合的热门前沿课题之一，也是国际上高科技研究的一个 新领域。本论文主要内容涉及混沌同步理论研究和混沌序列在信息安全中的应用研究。 主要研究内容及创新之处：1.对混沌理论在保密通信和信 息加密中的应用研究现状进行了分析与概述，提出了目前存在的一些需要解决的关键问题。 2.在介绍了几类主要的混沌同步方法的基础上；利用 Lyapunov泛函方法，对一类具有混沌现象的时滞神经元系统的藕合同步问题进行了详细的研究，从理论上给出了同步的解析条件，从而避免了条件 Lyapunov指数计算的复杂问题。其仿真实验结果证实了同步理论的正确性。由于时滞动力学混沌系统具有无穷维同步吸引子，因而产生的混沌信号更加 复杂且难以破译，可望提高加密系统的保密能。 3.讨论了传统线性移位反馈寄存器序列如m-序列等性能上存在的不足；在此基础上，从理论上分 析了Logistic-map和Chebyshev-map混沌序列的特性，并作了大量的对比分析实验，包括混沌序列的随机性、平衡性、游程特性、自相关和互相关函数、 奇/偶自相关和互相关函数、相关旁瓣均方值以及线性复杂度等多项指标。并研究了这些指标与初值、系统参数、序列长度等之间的关系。 4.研究 了如何利用混沌序列进行保密通信的问题，提出了两种可行的保密通信方案。第一种方案实现了载波的自同步，即可以从接收信号直接提取出同步信号 ，不存在同步误差传播问题，它特别适合于理想信道或信噪比高的信道。第二种方案则利用混沌序列的理想相关性能，实现了扩频保密通信，并给出了 误比特率与扩频因子之间关系的近似公式；仿真实验证明两种方案的保密性好，有一定抗噪能力。 5.在混沌理论与传统密码学的结合应用方面作 了一些有意义的探讨。对传统密码学加密原理理解的基础上，对比分析了混沌系统具备的如扩散、扰乱等密码学特性。针对一类混沌加密系统存在的不 足，提出了一种改进的多级混沌加密系统，详细地描述了系统的加解密算法，并对该系统的安全性能进行了深入分析，如扩散扰乱特性、密钥空间、弱 密钥问题和抗密码学分析等。由于该系统采用了两级混沌系统，并使用了置换器，使得密码分析更加困难，较原系统进一步提高了安全性。从工程的角 度考虑了加密速度的提高问题，并给出了该加密系统软件实现的主要关键技术。 6.在介绍了数字水印技术的概念、研究现状、特点和应用情况下 ，提出了一种新颖的基于模糊C均值聚类(FCM)和DCT变换的混沌数字水印自适应算法。其创新之处在于应用基于人类视觉系统(HVS)的FCM聚类结果，将隶 属度作为混沌水印信号的嵌入强度，从而实现了水印的自适应嵌入，这使得水印图像更具透明性。实验结果也验证了该算法具有的较强透明性，同时也 表明算法对图象增强、滤波等几类攻击方式具有抵抗力。由于引进了混沌信号，使得水印产品的安全性得到了很大的提高。并且混沌信号数量众多、容 易产生和控制，可以大批量地对数字化产品进行版权保护。 7.最后论文对研究工作进行了全面的总结，并对今后的研究方向进行了展望。 引证文献(2条) 1.王建平.吕述望 应用Contourlet的具有抗几何攻击能力的水印算法[期刊论文]-传感技术学报 2009(6) 2.李冠章.罗武胜.李沛 适应彩色空间的图像对比度增强算法[期刊论文]-传感技术学报 2009(6)
    本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_cgjsxb200709020.aspx 下载时间：2009年12月16日
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