云计算环境下的QR码双重加密复合数字水印算法

为了确保上传到“云”端环境下的数字产品的隐蔽性和安全性,在逐渐向“云”端转移的快速响应(Quick Response, QR)码的理论基础上研究并提出了一种QR码双重加密复合数字水印算法,防止QR码“云”端丢失的可能性。对“云”水印图像进行QR码编码生成QR码水印图像,确保水印信息的安全性,再对QR码水印信息实施加密置乱;对“云”上载体Lena图像进行非下采样轮廓波变换(Non-subsampled Contourlet Transform, NSCT),选择储存信息更多的低频部分进行离散小波变换(Discrete Wavelet Transform, DWT),对图像抵抗力较强的低频图像进行奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD),在分解的奇异值中加权加密的QR码水印。通过对算法进行实验验证,该算法在视觉效果较好的前提下,考虑实用性,将复合算法和加密相结合,提高了算法的抵抗力,尤其是旋转攻击和JPEG压缩攻击。     

基于HHT的光纤惯导系统级标定改进算法

传统的系统级标定方法是将温箱压缩机、转台电机等环境引起的随机噪声视为白噪声,而实际过程中输出信号具有非平稳和非线性特征。最小二乘拟合法是一种线性回归方法,利用该方法求解的误差系数成为制约光纤捷联惯导系统实现高精度的关键因素之一。针对上述问题,该文提出了一种基于希尔伯特-黄变换的捷联惯导系统级标定改进算法。通过希尔伯特-黄变换去除惯性仪表原始输出信号中的高频随机噪声,再利用系统级标定法计算惯性测量单元(IMU)误差参数。经多组试验证明,该方法能够有效提高IMU误差参数辨识的准确性,1 h的动态导航位置误差相对减少约10%。     

基于引导调制的彩色点云无参考质量评价方法

彩色点云(color point cloud, CPC)作为三维场景和对象的有效描述形式,在虚拟现实、增强现实等许多领域得到重要应用。CPC在其采集、压缩、传输、重建等过程中会引入相应的失真,需要设计有效的评价方法对失真CPC质量进行评测。本文提出一种基于引导调制的CPC无参考质量评价方法。考虑到几何信息与彩色纹理信息的联合失真,利用引导调制的方法联立两者,以综合考虑几何失真、彩色纹理失真、联合失真。结合人眼的多通道性,利用剪切波变换提取特征。最后,将所有特征构成的特征向量输入到支持向量回归模型(support vector regression, SVR)学习预测点云质量。实验结果表明,所提出的方法与人类主观感知具有很好的一致性。     

基于余弦-指数混沌映射的分块图像加密算法

为平衡混沌映射中结构与性能的关系,保证加密系统安全性,提出一种基于余弦-指数混沌映射的分块图像加密算法。首先,通过非线性指数项对引入了Tent种子映射的余弦映射进行调制,构造新型余弦-指数混沌映射,并利用SHA-256函数产生与明文相关的密钥,生成随机性较强的混沌序列,实现一次一密;然后,基于拉丁方和位级转换,通过两轮拉丁方索引和比特位拼接,分别设计双重拉丁方和扩展比特位算法,并结合二维约瑟夫序列,对块间预置乱后的明文进行块内置乱,实现不同分块的差异化置乱;最后,基于Zig-Zag变换,采用环状仿Zig-Zag变换设计交叉Zig-Zag变换方法,将中间密文与混沌序列进行双向非线性扩散,实现同时改变像素位置与大小,完成图像加密。实验结果表明,该算法密钥空间大,能有效抵御差分分析和统计分析等典型攻击,具有较好的加密效果。     

基于FPGA与DSP遥测声压谱分析装置设计

为压缩飞行器遥测系统运行过程中的数据传输量,设计了遥测声压谱分析装置。设计基于FPGA与DSP双核架构,配合流水线作业的设计理念,采集信号的同时进行数据时频转换,并实时将数据处理结果传输给外部设备。噪声信号声压谱密度(SPL)算法运用1/3倍频程的方式选择噪声的频率带,采用快速傅里叶变换法(FFT),极大地降低运算量,缩短数据转换时间,从而实现数据传输的实时性。测试结果表明,该数据预处理装置算法的误差小于3.4%,设计具有良好的实时性和稳定性,具有较高的实用价值。     

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。     

同步发电机转子电磁暂态的准确表达

同步发电机电磁暂态建模是电网稳定分析和控制的基础。现有文献基于初值定理或超导体概念推导暂态/次暂态电抗/电势,人为假设过强、不能证明表达方式唯一。转子电磁暂态推导过程复杂、存在多种形式。本文基于定转子回路电压/磁链方程,通过矩阵变换,严格证明暂态/次暂态电感/电势表达形式唯一。提出基于内电势的转子电磁暂态准确表达。发现现有转子电磁暂态近似表达的时间常数存在误差。研究成果有助于对同步电机模型的理解和应用。     

基于激光全息防伪技术的包装图案印刷方法研究

激光全息防伪技术在包装图案印刷的应用中,受到激光束强度不稳定因素影响,图案在全系过程中刻录强度出现误差,导致彩虹全息效果无法到达防伪图案印刷标准,降低包装图案印刷良品率。为了解决上述问题,提升印刷良品率,结合激光全息防伪技术特点,对激光全息防伪技术中一步彩虹全息与二步彩虹全息过程进行分析研究,通过修正激光全息过程中衍射光与母板间的光路误差,获得精准角度测量值,使全息光源能够将正确的图案形态投至印刷模板。通过与传统激光全息防伪印刷技术对比数据表明：在二维图案印刷测试中,提出方法的良品率能够达到97.09%;三维图案印刷良品率96.25%;相较传统印刷方法分别增长12.3%与11.21%,印刷良品率提升效果明显。     

基于激光自混合干涉调频信号的位移测量实验

激光自混合干涉在高精度测量领域发挥着越来越重要的作用,微位移测量已应用于大型土木结构、航空航天、健康监测等。传统测量以调幅信号为主,但随着噪声加强,测量误差越来越大,甚至难以测量。为此,采用马赫-曾德尔干涉仪,实现了调幅/调频信号转换。针对大噪声环境下的调频信号,利用多次希尔伯特变换进行相位解卷,实现了原始信号的重构。数值仿真结果证明了该方法的有效性,在10 dB白噪声环境中,系统的信噪比为10.0614 dB,估计误差为0.0614 dB。实验结果表明,微位移重构的误差在100 nm以内,且调频信号的信噪比远高于调幅信号。该方法适用于超精密测量,且在大噪声环境下仍具有较高的信噪比。     

一种基于离散余弦变换-惩罚最小二乘回归的区域高分辨率电离层TEC地图重构方法

高时空分辨率的电离层TEC地图对中小尺度电离层扰动的分析和建模具有重要的应用价值. 利用中国大陆构造环境监测网络和国际GNSS服务(international GNSS service, IGS)的地基GNSS监测数据,基于离散余弦变换-惩罚最小二乘回归（discrete cosine transform and penalized least square regression, DCT-PLS）算法,实现了区域高时空分辨率(1°×1°×15 min)电离层TEC地图的重构. 通过与2014年和2018年部分Madrigal高精度TEC数据的对比结果表明,DCT-PLS算法给出的垂直TEC一致性和稳定性相比欧洲定轨中心（Center for Orbit Determination in Europe,CODE）的全球TEC地图(global ionospheric map, GIM)数据有明显提升,其中TEC平均误差由3.9 TECU下降为2.0 TECU,标准差由3.7 TECU下降为2.7 TECU. 对2017-09一次磁暴期间的电离层重构结果表明,本文算法能够较好地再现磁暴期间电离层精细化的扰动结构特征,相关研究结果可为实现区域高分辨率电离层监测和应用提供技术支撑.