检索结果-内蒙古大学图书馆

中国图象图形学报 2023年第3期28卷 716-733页

作者：温文媖邹孟雷方玉明张玉书左一帆江西财经大学信息管理学院南昌330013 南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京211106

目的远程医疗诊断是通过将患者的医学图像、病历以及诊断结果等敏感信息分享给医生或医疗机构,达到远程辅助治疗的目的。然而,在医疗数据分享过程中,患者的敏感信息易受篡改或伪造,导致信息的保密性、完整性和隐私性受到威胁,严重影响... 详细信息

目的远程医疗诊断是通过将患者的医学图像、病历以及诊断结果等敏感信息分享给医生或医疗机构,达到远程辅助治疗的目的。然而,在医疗数据分享过程中,患者的敏感信息易受篡改或伪造,导致信息的保密性、完整性和隐私性受到威胁,严重影响医生对患者的诊断。针对以上问题,利用医学图像高冗余特性,本文提出一种加密域大容量信息隐藏与高效认证方案。方法该方案结合半张量积压缩感知(semi-tensor product compressed sensing,STP-CS)与大容量秘密数据嵌入方式,将载体图像加密域腾出大容量空间用以嵌入患者信息。将医学图像数据分为非敏感数据和敏感数据两部分,通过传输非敏感数据以及STP-CS重构获取敏感数据实现云端与医院之间数据共享。结果本方案可实现以低复杂度的重构方式将STP-CS重建图像恢复到高质量图像,并以高效率的认证方式验证载体图像及嵌入秘密信息的完整性。为了验证算法的有效性,与优秀的图像恢复算法在不同部位MRI(megnetic resonace imaging)图像进行测试评估。实验结果表明,本文算法得到的载密图像能腾出约3.75 bit/像素的空间嵌入秘密信息,峰值信噪比均优于对比方法,相比于性能第2的方法提高了约810 dB。此外,本文算法恢复医学图像同样优于对比方法,有潜力应用于实际的远程医疗诊断。结论本文方法不仅提高数据的机密性,而且可获得现有医学图像共享方案中不具备的新功能,包括逐步恢复、像素压缩和大容量秘密信息嵌入等。

关键词：医学图像大容量信息隐藏半张量积压缩感知(STP-CS) 安全认证逐步重建

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基于深度学习的大容量信息隐藏及可逆信息隐藏技术研究

基于深度学习的大容量信息隐藏及可逆信息隐藏技术研究

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作者：孟令壮山东科技大学

学位级别：硕士

随着信息化时代的到来，越来越多的人利用网络发布或传输个人作品和重要文件，这个过程中所涉及的信息安全、隐私安全以及通信安全问题引起了人们的普遍重视。信息隐藏技术的迅速发展为上述问题提供了解决方法。信息隐藏技术能够将秘密... 详细信息

随着信息化时代的到来，越来越多的人利用网络发布或传输个人作品和重要文件，这个过程中所涉及的信息安全、隐私安全以及通信安全问题引起了人们的普遍重视。信息隐藏技术的迅速发展为上述问题提供了解决方法。信息隐藏技术能够将秘密数据隐藏到可公开的载体中，使人类感官无法察觉，广泛应用于机密数据传输、版权保护和完整性认证等领域。信息隐藏所涉及的机密数据往往具有很高的价值，因此具有重要的研究意义。在信息隐藏技术研究中，提高方案的安全性和信息隐藏容量已成为研究的热点。　　本课题以小波变换为引线，研究了数字图像的可逆信息隐藏算法和大容量信息隐藏方案。从传统的信息隐藏方案入手，针对变换域的可逆信息隐藏算法进行了研究。为了提高方案的秘密性，引入了混沌系统对图像加密，进而研究了加密域可逆信息隐藏算法。为了提高方案的隐藏容量，引入了深度学习技术，提出了基于深度学习的大容量以及更大容量信息隐藏方案。随着研究的深入，隐藏容量逐步提升，隐藏内容从二值图像到灰度图像，再到大尺寸的彩色图像，实现了隐藏容量的突破。　　通过对变换域的可逆信息隐藏算法的研究，提出了基于整数小波变换的自适应可逆信息隐藏算法。对于小波变换后的分量，利用近似分量中相邻元素之间的关系，选择平滑度较高的图像块，将秘密数据自适应地嵌入到对应的对角分量中。为了提高可逆信息隐藏的安全性，提出了加密域的可逆信息隐藏算法。将秘密数据嵌入小波分量后，利用混沌系统对小波分量进行加密。其中提出的小波分量加密方法，能够解决加密小波分量后，重构过程中像素丢失的问题，实现了完全可逆的信息隐藏和提取。　　为了提高隐藏容量，引入了深度学习技术。通过研究U-Net、ResNet等多种基础神经网络结构，提出了两个大容量的信息隐藏方案:一种小波变换与神经网络相结合的信息隐藏方案，以及对其提出的改进方案。两方案均能在确保含密图像和秘密图像质量的前提下，将灰度图像隐藏到同尺寸的彩色图像中。提出的方案将不同能量的小波分量与神经网络不同层次的特征相连接，并利用跨层连接提高特征利用率。改进方案针对跨层连接次数和小波分量连接位置等方面进行了改进，隐藏和提取过程使用了相似结构的网络，使得两个网络更加平衡。提出的两方案在鲁棒性、PSNR以及视觉效果等方面均有较好的表现和提升。　　通过研究基础网络结构和最新的优秀网络模型，探索出了一种更大容量的信息隐藏方案。大尺寸的秘密图像经过卷积网络的压缩和特征融合后隐藏到了小尺寸的载体图像中，载体图像与秘密图像的信息比达到了1∶4。训练过程中，隐藏网络和提取网络相互对抗和提升，由于提出的两个网络使用了相同的结构，因此能在训练过程中趋于平衡。此外，提出了PSNR散点图的对比方法，可以清晰地将最大值、最小值、平均值和数据分布情况展示出来，便于对使用较大数据集的方案进行分析。

关键词：数字图像大容量信息隐藏可逆信息隐藏深度学习

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数字全息在实时动态测量和信息隐藏中的应用研究

数字全息在实时动态测量和信息隐藏中的应用研究

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作者：朱竹青南京师范大学

学位级别：博士

数字全息术是利用光电传感器件(如CCD或CMOS)代替干板记录全息图,然后将全息图存入计算机,用计算机模拟光学衍射过程来实现被记录物体的全息再现和处理。它具有制作成本低,成像速度快,记录和再现灵活、全息图易于网络传输等优点,一直成... 详细信息

数字全息术是利用光电传感器件(如CCD或CMOS)代替干板记录全息图,然后将全息图存入计算机,用计算机模拟光学衍射过程来实现被记录物体的全息再现和处理。它具有制作成本低,成像速度快,记录和再现灵活、全息图易于网络传输等优点,一直成为研究人员关注的热点。数字全息术现已被广泛地应用于物体显微观测、微小形变测量、粒子束监测、目标识别和信息隐藏等应用领域。但数字全息术在提高再现像质量、加速数字全息图再现运算、物体动态变化实时测量、数字全息实时再现显示以及大容量数字全息隐藏等关键问题仍然值得深入的研究。本论文主要围绕如何利用数字全息实现物体动态变化过程实时记录与再现和大容量数字全息的生成与信息隐藏展开讨论和研究的,主要创新点包括以下几个方面： 1.针对现有的相移数字全息术,提出了一种基于圆偏振光干涉的相移数字全息术的新方法。该方法利用左旋与右旋偏振光分别作为物光和参考光,经偏振片后相互干涉形成数字全息图,而相移由偏振片旋转角度决定。通过理论推导和数值模拟,研究了提高偏振相移数字全息再现质量的实验优化参数条件。实验结果同时表明在优化参数条件下,该技术能有效去除再现图中零级分量和共轭分量,再现质量好。 2.针对利用相位阵列实现瞬时相移数字全息术的方法,提出了基于偏振方向空间周期性瞬时四步相移数字全息实验方案,该方法不需要相移阵列与成像器件CCD间像素对应,大大降低了实际实验的操作难度。通过插值运算,研究了瞬时相移复合数字全息图再现算法,数值模拟所获得的实验结果具有传统相移数字全息图再现特点,并通过光学实验所获得的相移全息图处理与运算验证了该瞬时相移数字全息术方案的可行性,这将会为诸如细胞诊断、等离子分析等动态过程实时探测提供了一种全新的记录手段和可行方案。 3.针对CPU并行运算的不足,开发出一种利用MATLAB语言编写、GPU加速数字全息图再现的软件,大大缩短了数字全息图再现运算时间,提高了全息图后期处理的效率。针对物体动态过程的实时表征,基于.Net平台,利用C#编程语言开发出集CCD所记录的全息图实时采集、GPU加速全息图再现运算和再现结果实时显示诸功能于一体的数字全息实时测量软件,解决了以往动态过程后期表征的缺点。利用该软件,实验研究了转速1Rpm三维物体的动态变化过程,实时显示帧速达21fps,验证了该软件的可靠性和实用性,这将会为诸如细胞诊断、等离子分析等动态过程实时表征提供了软件保障和技术支持。 4.针对复值图像的空域信息隐藏,提出了一种基于离散余弦变换的复值图像信息隐藏方案。比较多种嵌入系数下宿主图像不可见性和提取出的隐藏图像质量,得出该信息隐藏方式下优化嵌入系数。多种攻击方式下的实验结果表明该方法比空域像素直接相加隐藏更具有抗攻击效果好,再现质量高的优点。利用该信息隐藏方法,研究了三维物体相移数字全息图的信息隐藏和攻击实验,结果表明：相对于二维图像的信息隐藏,数字全息的信息隐藏使得宿主图像更具不可察性,隐藏信息更具有安全性和鲁棒性。 5.从大容量信息隐藏需求出发,提出了基于偏振复用和波长复用两种大容量数字全息生成方案。针对实验所获得偏振复用数字全息图与模拟所得的偏振复用相移数字全息图信息隐藏及攻击实验比较发现,隐藏相移数字全息图的系统抗攻击能力强,再现像质量高。研究了含有三幅图像信息的波长复用相移数字全息生成原理、再现方法和信息隐藏,攻击实验结果表明隐藏该波长复用数字全息图,系统鲁棒性能高,隐藏信息容量大,同时所需要的宿主图像冗余信息空间与单幅图像一样,从而巧妙地解决了在有限的载体信息中隐藏尽可能多的秘密信息的要求。

关键词：数字全息瞬时相移数字全息图形处理单元大容量信息隐藏双随机相位编码

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