基于小波变换的抵抗几何攻击的鲁棒视频水印

如何有效抵抗几何形变的攻击是当今数字水印研究的热点和难点之一．提出一种能够有效抵抗几何攻击的鲁棒视频水印方案，在其嵌入方案中，提出了一种针对几何形变的不变量——平均交流能量（average AC energy，AAE），利用该不变量，并使用小波变换的空一频特性和人眼视觉特性嵌入有意义水印；在水印提取方案中，提出了最佳白化滤波器，能够根据视频的统计特性设计白化滤波器的参数，有效提高检测性能．实验结果表明，该水印方案有效提高了视频的视觉质量，同时具有很强的抵抗几何形变攻击的能力，对于其他攻击，如时间维上的低通滤波、去帧等攻击也具有很强的鲁棒性．     

基于对数缩放的幅度调制水印算法研究

采用对数幅度调制方式,实现了针对JPEG图像和MPEG视频流的一种具有低复杂性、高鲁棒性及安全性的水印算法.通过对分组区域的对数幅度值进行调制实现对水印信号的嵌入,而幅度调制过程是通过对组内中低频系数做不可觉察的修改来实现的.算法通过对系数的幅度值进行对数缩放,使得水印算法的鲁棒性由所有被选系数决定,而不是只受具有较大值的系数的影响,从而提高水印算法的鲁棒性和安全性.在水印容量方面,实现在512×512图像或视频帧中嵌入512个比特,基本能满足视频水印应用在水印容量方面的需求.实时性方面,水印嵌入用时为视频正常播放用时的1/6,水印检测用时为正常播放用时的1/12,完全满足视频水印的实时性需求.通过大量实验表明,算法不仅具有较好的感知透明性,而且对一些常见的攻击(如Gauss噪声、低通滤波、JPEG压缩、增减亮度等)和部分几何攻击(如线性偏移、剪切等)具有较好的鲁棒性.与EMW算法相比,本算法在鲁棒性和安全性方面的性能均明显提高.     

基于混沌的公开可验证FPGA知识产权核水印检测方案

现有的FPGA知识产权核(intellectual property,IP)水印技术在公开验证时可能会泄漏敏感信息,使得恶意的验证者或者第三方很容易将水印从IP中移除然后重新出售.零知识FPGA IP水印检测虽能有效的解决敏感信息泄露问题,但易遭受嵌入攻击,使得公开验证时无法防止非诚实IP购买者(验证者)抵赖侵权.本文提出一种新的基于混沌的公开可验证IP水印检测方案,不仅能防止敏感信息泄漏,而且能抵抗嵌入攻击,防止证明者、验证者或者可信第三方的欺骗.传统的FPGA IP水印技术,水印隐藏在未使用的Slice中,因此资源开销与水印嵌入数量成正比.而本文提出的方案中,水印隐藏在已经使用的Slice的未用的查找表(lookup table,LUT)中,资源和时延开销为0;此外,混沌系统具有良好的随机统计特性且对初值敏感、易于产生数量众多的互相关性极低的伪随机数序列,混沌系统的这些优点刚好满足方案中对FPGA位流文件的LUT随机位置置换的特殊要求,使得位置置换具有极高鲁棒性;最后,引入时间戳机制来抵抗嵌入攻击以防止非诚实的IP购买者抵赖.实验结果和分析表明本文提出的方案在水印开销和位置置换鲁棒性方面均明显优于现有的方案.     

基于DWT-CT的遥感影像数字水印方案

提出一种基于DCT和DWT的遥感影像数字水印方案。首先对水印图像进行Arnold置乱预处理，以破坏像素之间的空间相关性，增强算法鲁棒性；鉴于小波变换良好的局部性和时频分析特性以及多分辨率分析特性，而离散余弦变换具有较好的聚能效应，算法将载体遥感影像进行DWT变换，并选取其子带图像HLl进行DCT变换；最后自适应的将数字水印嵌入所选子块的DC系数上。实验证明本文算法有效提高了水印的不可见性，对JEPG压缩、滤波和叠加噪声等攻击具有较好的鲁棒性。     

一种高定位精度的安全JPEG图像认证水印算法

分析讨论了现有的JPEG图像认证水印算法存在的定位精度低和安全性差等问题，并实现了对现有认证水印算法的两种伪造攻击．在此基础上，提出了一种高定位精度的安全JPEG图像认证水印算法，推导给出了该算法在一般区域篡改和拼贴攻击下的篡改检测概率和虚警概率，该算法对每个图像块固定选取4个中频系数嵌入水印并利用剩余的DCT系数生成4比特水印信息，然后基于不同密钥分别选取每比特水印信息嵌入的图像块，使得每个图像块的4位水印随机嵌入在不同图像块对应的中频系数中，认证时根据图像块提取出的4比特水印信息并结合其九邻域判定该图像块内容是否被篡改．理论分析和实验结果表明：该算法不仅具有精确的篡改定位精度，而且具有很高的安全性和抵抗拼贴攻击的能力。     

一种基于图像边缘的鲁棒水印算法

本文基于图像的边缘，提出一种鲁棒水印算法．该算法使用Prewitt检测算子对载体图像进行边缘检测，并对边缘点进行选取，将水印信息嵌入在边缘点像素处的梯度方向上．由于人类视觉感知在图像边缘处的掩蔽效应，同时由于图像边缘的感知重要性和在图像处理中的稳定性，使得本文算法在不可见性和鲁棒性方面具有较好的效果．本文从理论上分析了算法抵抗攻击的能力．并在试验中得到了验证．同时结合人类视觉感知的掩蔽效应．提出了一种客观评价图像质量的方法．试验中对该方法进行了验证，并表明本文算法在该方法下具有较好的不可见性．     

Contourlet域的灰度水印技术研究

为了提高水印算法的鲁棒性和安全性,提出一种基于Contourlet域的双重置乱灰度图像水印算法.首先对灰度水印图像进行Arnold变换和Baker映射双重置乱处理,提高水印安全性；然后将宿主图像进行Contourlet分解为一系列多尺度、局部化、方向性的子带图像,最后选择Contourlet低频系数嵌入水印,并采用明提取的方法获取水印.实验结果表明,该算法能有效的抵抗JPEG压缩、噪声、剪裁等攻击,具有较好的不可见性和更强的稳健性.     

独立分量分析在伤口感染监测电子鼻技术中的应用

针对传统的伤口感染诊断方法耗时长，操作复杂等问题，提出了一种基于电子鼻和独立分量分析（ICA）的方法来检测常见的伤口感染病原菌。该电子鼻的传感器阵列由6个金属氧化物半导体传感器组成，分别对七种常见病原菌产生响应，然后利用RBF神经网络对经ICA预处理后的数据进行识别。结果表明，ICA对气体传感器阵列测量数据进行预处理，可以简化神经网络的结构，减少计算量，并能提高伤口感染病原茵识别的准确率。     

实时视频检测系统中背景更新及复杂目标定位算法

本文提出了针对固定背景帧差法的背景更新算法和多目标定位算法。在背景更新中，通过建立目标、噪声矩阵来保存图像的特征信息，利用分类的思想优化更新策略，基于像素对背景进行更新；在目标定位中，提出了基于目标对角线的连通判断模板，该模板不断生长进而检测目标的中心点和体积，可实现实时场景中多目标和形态差异目标的定位：户外实验证明了算法的健壮性和鲁棒性，可以实现背景更新和复杂目标识别．     

基于宏块类型的检错方法

提出一种基于宏块类型信息的视频传输差错检测方法。对已解码帧间宏块，计算接收到的残差图像的绝对值之和，并通过运动补偿参考块的纹理复杂度来估计当前宏块的帧内纹理复杂度。比较接收到的帧间残差与帧内纹理复杂度，当帧间残差比帧内纹理复杂度大于某阈值时，即认定该宏块传输有误，并对该宏块进行错误隐藏。对已解码帧内宏块，通过检测当前宏块与周围宏块的连接平滑程度来发现错误宏块。实验结果表明新算法能有效地消除出现较大错误的宏块。结合新算法与错误隐藏，解码端的重建图像质量提高了0．5-1dB左右。     

基于稀疏元分析的欠定混叠自适应盲分离方法

传统盲分离理论假设源信号相互独立，通常采用独立元分析方法等实现盲分离，无法解决实际应用中出现的欠定混叠、相关源信号混叠等挑战性盲分离问题．稀疏元分析是国际上最近出现的一个新的研究热点，稀疏元分析盲分离方法具有实现欠定混叠盲分离和相关源信号混叠盲分离的能力，因而为广大研究人员所关注．但到目前为止，对于稀疏元分析的研究还很不成熟，特别是非常欠缺有效的算法．仅有的少数几个算法仍然面临许多问题，比如：基于Lewicki和Sejnowski（2000）所给Lewicki—Sejnowski自然梯度的稀疏元分析方法，是目前讨论欠定混叠盲分离的一种有效自适应算法，它较通常的K-均值聚类法有更多的优势．但Lewicki—Sejnowski自然梯度只是一种近似表示，缺乏严格的理论依据．由稀疏元分析代价函数出发，基于矩阵理论以及文中所建立的一个新的数学公式，从理论上导出了一个新的且严格的自然梯度，从而为这类稀疏元分析方法提供了严格的理论基础．在此基础上，给出了稀疏信号欠定混叠的新自适应盲分离算法．该方法具有实现欠定混叠和相关源混叠盲分离的能力（见仿真1）．仿真结果表明，所给的新自然梯度比Lewicki—Sejnowski自然梯度更为稳定可靠，同时算法具有较好的抗噪性．     

基于Bayes线性估计的遥感图像融合

将Bayes线性估计应用于不同分辨率遥感图像的观测模型中，提出了一种新的基于统计参数估计的遥感图像融合方法．该方法对于金色波段图像和待估计的多光谱图像的联合分布不做任何假设，只需要估计高分辨率多光谱图像的均值和协方差以提高算法的鲁棒性．另外，文中的方法能够提高多光谱图像的多个主成分的分辨率，而传统的主成分变换方法只限于提高第一主成分的分辨率．实际的Landsat ETM＋的全色波段图像和多光谱图像的融合实验结果表明，所提议方法的性能优于其他基于统计参数估计的方法和基于主成分变换的融合方法以及基于小波变换的融合方法．     

基于二通道不可分小波的多光谱图像融合

提出了一种伸缩矩阵为[1，1；1，-1]的二通道不可分小波滤波器组的构造方法，并把它应用于多光谱图像与高分辨图像的融合中．设计出多组不可分4×4小波滤波器组，并提出了一种基于该类小波的多光谱图像融合算法．利用所设计滤波器分别对多光谱图像的亮度分量和全色图像作多尺度小波分解，选取参数对分解后的低频分量进行调节融合．实验结果表明，该方法能较好地保持多光谱信息和高分辨率信息，其保持光谱信息的能力和保持高分辨率信息的能力比基于张量积离散小波帧变换（DWFT）的融合方法和基于改进的IHS变换的融合方法都强，当t值较大时，融合结果图像含有较丰富的光谱信息．与基于4个通道小波的图像融合方法相比，该方法可节约一半的运算量．     

基于可编程hash函数的短签名

数字签名中的短签名由于其签名长度的优势，特别适用于通信带宽受限的场合．现有的短签名方案大多是随机预言模型下可证明安全的，但是随机预言模型通常被认为过于理想化，现实中没有一种hash函数能够模拟随机预言模型，而少数标准模型下可证安全的短签名方案，一般被认为是低效的或者基于强困难假设，即攻击者被给于一定数量的随机的已解决问题实例，要求去解决一个它自己选择的实例．可编程hash函数fprogrammablehashflmctions，PHF）是一种能模拟随机预言的某些可编程特性的特殊hash函数．可编程hash函数可嵌入到签名的基本构造中，产生标准模型下的短签名．本文利用可编程hash函数设计了一个基于因子分解假设的短签名方案．它具有的优点是：1）签名长度短，只需要一个群上的元素和一个小整数；2）签名和验证计算量小，不需要在签名过程中进行生成素数的运算；3）不需要嵌入变色龙hash函数便可实现标准模型下可证明安全．     

小行星探测目标选择与转移轨道方案设计

系统地研究了我国开展小行星探测目标选择的技术方法和转移轨道设计方案，提出了一套完整的小行星探测任务目标选择与转移轨道方案设计方法．首先，针对小行星探测任务，讨论分析了具有较大科学探测价值目标星的选择问题；然后，针对探测目标的可接近性评价问题，提出了一种多次借力机制的可接近性评价方法，对探测目标进行筛选与评估，得到科学价值与工程可实现性兼备的目标星；根据探测任务发射时段等约束，基于Pork—chop图法确定出小行星探测任务的目标星；最后，根据探测目标的轨道特性，提出了一种基于等高线图法的借力天体选择方法，给出了2：1△V-EGA探测小行星的转移轨道方案．通过对该方案的分析，给出了一种多目标交会转移轨道设计与优化方法，将原方案扩展为中途可飞越两颗主带小行星的“一探三”任务方案，以增加探测任务的科学回报．     

基于光照补偿空间的鲁棒人脸识别

如何应付光照条件变化是人脸识别的主要研究课题，文中提出了一种基于单幅注册图像的光照不变人脸识别方法．文中首先分析证明了同一个主体的不同光照图像之间的差别．可以通过一个与身份和光照独立的子空间进行线性描述，我们称之为光照补偿空间；然后介绍了光照补偿空间的构建，并且提出了一种简单有效的基于光照补偿的人脸识别算法，将图像光照差异补偿与人脸识别过程统一在一起．通过一次l1优化就可以完成人脸身份的识别．文中方法在没有明显增加优化复杂度的前提下，有效降低了光照差异对于人脸识别算法精度的影响．文中提出的方法在ExtendedYale B图像库上进行了验证．     

非圆信号的协方差匹配自校正算法及其性能分析

针对非圆信号测向中方位依赖幅相误差的校正问题，本文根据非圆信号的非圆特性和辅助阵元能够自校正的特点，对协方差匹配估计技术（covariancematchingestimationtechnique，COMET）进行改进，提出一种适用于信源时域统计特性未知和统计独立特性先验已知两种情况的改进算法：NC—COMET算法．该算法利用非圆信号扩展协方差数据，使其校正精度较常规的基于辅助阵元的最大似然类算法（未利用非圆特性）有明显提升，且降低了最小辅助阵元数要求．从理论上证明了参数估计的统计一致性，采用一阶误差分析方法推导了有限采样影响下参数估计的均方误差表达式，并提出算法的cc数据利用率”定义，定量比较获得了NC．COMET算法的数据利用率较常规的最大似然类算法的提升幅度．仿真结果亦表明NC—COMET算法性能较常规的最大似然类算法更优：低信噪比下具有更强的鲁棒性；信源时域统计独立特性先验已知或者大非圆率的情况下，该算法对校正精度的提升尤为明显．     

高超声速飞行器表面对流气动加热快速预测方法

构建了高超声速飞行器表面驻点及其下游区对流气动加热的一种快速预测方法．首先，采用工程方法计算飞行器表面无黏流场，针对工程方法的熵吞没效应，将质量流量平衡法与轴对称比拟法相结合对边界层外缘进行熵修正；其次，推导出采用线性方程拟合飞行器表面流场的拟合方程；在此基础上，发展出基于线性流场和线性物面方程的轴对称比拟法，大幅度降低了复杂度和计算量；对于驻点区域，引入隐式曲面拟合驻点主曲率半径并构造鲁棒的驻点区热流计算方法．采用球锥体和仿空天飞行器等多种外形验证了方法的有效性，计算结果表明：1）所述方法总耗时约1S即可预测出气动加热，并且预测结果与CFD模拟或者试验测量数据比较一致；2）在飞行器表面流线扩展区域，进行熵修正可进一步提高预测精度，在流线不扩张区域，采用等熵或变熵无黏流场的预测结果差别微小．     

高速可压缩流动壁函数边界条件的改进与应用

为发展适用于高速流动的壁函数边界条件以降低摩阻和热流模拟时的网格相关性，针对Nichols等人提出的可压缩壁函数边界条件开展了改进研究．首先，通过数值试验修正了可压缩速度壁面律的参数取值·9其次，基于数值试验和理论分析，对温度壁面律的表达式进行了修正；最后，推导了近壁区的热传导项表达式，更准确地实现了壁函数边界条件与CFD程序的耦合．之后，对修正的可压缩壁函数边界条件开展了应用研究．对超声速平板湍流边界层的模拟结果表明：壁函数在壁面法向第1层网格y＋〈400时均能给出准确的壁面热流密度和摩擦系数值，且在稀网格下也可得到合理的边界层速度型、温度型以及湍流涡黏性系数分布；数值实验表明对原始壁函数的修正显著提高了热流密度和摩擦系数的模拟精度．对包含分离流动的超声速凹槽和高超声速轴对称压缩拐角算例的数值模拟发现：基于充分发展的附着湍流边界层理论建立的可压缩速度壁面律对分离区内部近壁区仍然近似适用，可保证分离区内部给出可靠的摩擦系数和热流密度；而对于分离／再附点附近，壁函数的模拟精度相对较差，其原因在于分离／再附点附近的真实速度型与壁函数中速度壁面律形式出现明显差别．     

约束切换非线性系统给出初始稳定区域的预测控制设计

有约束切换非线性系统的稳定控制是一个重要的研究问题．通常的预测控制方法可以很好的处理约束问题并使得系统稳定，但一般首先假设其中的优化问题初始可行，而对于初始稳定区域并没有具体的描述．本文针对一类输入变量受约束且状态不可测的非线性切换系统，提出了一种混合非线性预测控制方案．其主要思想是：利用李亚普诺夫函数和状态观测器，设计在预测控制器和有界反馈控制器之间适当切换的混杂控制器，以得到初始稳定区域的描述并使得子系统闭环稳定；对整个切换系统，基于状态估计，设计在各组件间平稳切换的切换律，以保证整个闭环系统的渐近稳定性．最后通过对一个化工过程实例进行仿真，验证了本文所提控制器的有效性．