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优化块选择策略的高性能可逆信息隐藏算法

西安电子科技大学学报 2023年第2期50卷 112-124页

作者：周琳娜唐鑫吴正哲邓云腾李岱霖北京邮电大学网络空间安全学院北京100876 国际关系学院网络空间安全学院北京100091

块选择是改善基于像素值排序的可逆信息隐藏算法性能的关键策略,通过在波动性较小的块中优先嵌入数据,可提升相应算法的不可感知性。然而,现有计算波动值的方法准确性受限于分块大小、形状和所选用的预测器,所以设计一种可以在不同分块... 详细信息

块选择是改善基于像素值排序的可逆信息隐藏算法性能的关键策略,通过在波动性较小的块中优先嵌入数据,可提升相应算法的不可感知性。然而,现有计算波动值的方法准确性受限于分块大小、形状和所选用的预测器,所以设计一种可以在不同分块大小、不同分块形状、不同类型预测器下通用的计算方法就尤为重要。对于较大的或者形状不规则的分块,若用于参与扩展计算的像素空间位置相关性较弱,即使相应的块波动值较小,在实际嵌入过程中,也仍然可能导致无效平移。为了解决该问题,首先提出了一种改进的波动性定义,以同时考虑水平、竖直、双斜对角4个方向上下文像素的一致性,判断完局部邻域内相邻像素一致性后,再判断同一方向上两个邻域的整体像素一致性,提升了块选择的准确性;其次,考虑了最大值与次大值、最小值与次小值之间的切比雪夫距离,通过消减最大值或最小值像素的扩展来减少无效移位。实验结果表明,文中提出的方案可实现更好的不可感知性。

关键词：可逆信息隐藏像素值排序块选择波动值计算切比雪夫距离

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Yaffs2文件系统中NAND Flash块选择策略的改进

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四川大学学报（自然科学版） 2016年第6期53卷 1278-1282页

作者：杨智严华四川大学电子信息学院成都610065

针对Yaffs2文件系统中块选择策略引起的Nand Flash磨损均衡方面的缺陷,引入文件更新和块回收热度计算,将不同热度的文件分离到对应热度的物理块中,来改进空闲块选择策略.同时引入分散度和磨损度判断机制,通过在不同情况下选择最有效的... 详细信息

针对Yaffs2文件系统中块选择策略引起的Nand Flash磨损均衡方面的缺陷,引入文件更新和块回收热度计算,将不同热度的文件分离到对应热度的物理块中,来改进空闲块选择策略.同时引入分散度和磨损度判断机制,通过在不同情况下选择最有效的回收块选择策略进行垃圾回收,以提高磨损均衡效果.实验使用QEMU搭建嵌入式Linux仿真环境,从垃圾回收页拷贝次数、块总擦除次数、块最大擦除次数、块擦除次数最大差值、块擦除次数标准差等方面进行性能比较.仿真实验结果表明,改进策略能大大提高Yaffs2垃圾回收效率,并能有效提升磨损均衡效果,延长Nand Flash设备的使用寿命.

关键词： Yaffs2文件系统 NAND Flash 块选择垃圾回收磨损均衡

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降低文件增长和失真的零系数JPEG图像可逆信息隐藏

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铁道学报 2023年第1期45卷 51-62页

作者：苏童和红杰原长琦陈帆西南交通大学信息科学与技术学院四川成都611756 北京电子技术应用研究所北京100091 西南交通大学计算机与人工智能学院四川成都611756

零系数嵌入能有效提高基于直方图平移的JPEG图像可逆信息隐藏(RDH)的嵌入容量,但会产生较大的文件增长和视觉失真。在研究零系数嵌入频率选择和块选择策略的基础上,提出一种能有效降低文件增长和失真的零系数JPEG图像RDH算法。首先分析... 详细信息

零系数嵌入能有效提高基于直方图平移的JPEG图像可逆信息隐藏(RDH)的嵌入容量,但会产生较大的文件增长和视觉失真。在研究零系数嵌入频率选择和块选择策略的基础上,提出一种能有效降低文件增长和失真的零系数JPEG图像RDH算法。首先分析零系数嵌入对中间符号零游程长度的影响,得到在不同频率下零系数嵌入的模拟文件增量,并定义用于零系数嵌入频率选择的模拟单位文件增量;然后把用于块选择的块平滑度函数定义为两个恒定特征的加权和,分析讨论零系数嵌入的两个恒定特征选取、处理及其权重选取策略;最后设计一种能降低文件增长和失真的零系数JPEG图像RDH算法。实验结果表明:与非零嵌入算法相比,零系数的嵌入容量可增加8~17倍,算法的视觉质量平均可增加1.2~2.5 dB,尤其对于较小的质量因子;与现有零系数嵌入算法相比,算法的视觉质量平均增加1.8~2.3 dB,单位文件增量平均减少0.22~0.36。

关键词：可逆信息隐藏 JPEG图像频率选择块选择文件增长

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HDFS纠删码机制的优化研究

HDFS纠删码机制的优化研究

作者：李大江哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着数据量的不断增长,存储成本也成倍增加,对存储系统的经济性提出了更高的要求,尤其是大型分布式存储系统。作为最为广泛使用的分布式存储系统之一,HDFS在最新的3.0版本中开始支持纠删码机制,这极大地降低了存储成本,但是受限于纠删... 详细信息

随着数据量的不断增长,存储成本也成倍增加,对存储系统的经济性提出了更高的要求,尤其是大型分布式存储系统。作为最为广泛使用的分布式存储系统之一,HDFS在最新的3.0版本中开始支持纠删码机制,这极大地降低了存储成本,但是受限于纠删码本身的特性,与传统的三副本技术相比,纠删码机制在进行故障恢复时需要占用更多的计算机资源,恢复时间更长,这在大型分布式系统中表现的尤为明显。HDFS应用的纠删码技术,主要采用的是里德-所罗门码(RS),该编码在进行数据恢复时,需要从其他节点读取大量数据块。与此同时,HDFS在选择恢复所需的数据块时主要使用随机算法,这导致了纠删码在读取等量的数据时将浪费更多的时间。本文将从减少所需要读取的数据块的数量和优化其块选择算法两个角度,对HDFS的纠删码机制进行一定优化,降低恢复时间,提高恢复效率。本文首先对HDFS中现有的纠删码机制进行了深入的分析,通过对比实验的方式,从资源开销、恢复时间等多个角度,对纠删码机制与传统的三副本机制进行对比研究。接着,本文基于Piggybacking编码框架对HDFS采用的RS编码进行了优化设计和实现,用更细粒度的条带组代替原先恢复时的单条带,通过附加信息,有效地减少故障恢复所需的数据块数量,从而减少读取时间,降低恢复的时间成本。然后,本文提出了基于距离的块选择算法和基于负载均衡的块选择算法。对于基于距离的块选择算法,通过对机架间带宽和节点间距离关系的分析,将减少机架间带宽占用问题转化为选取距离最近点问题,提出按照节点距离远近选取辅助节点的算法,有效减少了机架间带宽传输,提高了传输的平均带宽;对于基于负载均衡的块选择算法,通过对数据节点运行状态的分析,建立了一个节点运行状态权重模型,根据各节点的权重值选择辅助节点,确保选到的节点负载相对较轻,降低由于节点状态变化导致数据请求无法及时得到响应的情况发生的概率,提高恢复成功率。所以,可以根据自身需求选择其中一种使用。最后,将修改完成的Hadoop程序与未进行修改的Hadoop程序分别部署到集群上。结合各种负载和基准测试用例,通过改变文件大小、节点配置等方式,进行对比实验。实验结果表明本文提出的优化算法确实能够提高HDFS纠删码机制的性能,减少故障恢复时间。

关键词： HDFS 纠删码机制编码优化块选择负载均衡

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加密图像可逆信息隐藏算法研究

加密图像可逆信息隐藏算法研究

作者：刘祖洪湖南大学

学位级别：硕士

近年来,计算机网络、多媒体技术发展迅猛,特别是云技术的兴起,越来越多的数字图像资源在云平台存储和处理。但是图像在网络上传输过程中会面临各种风险,比如窃取、篡改和复制等等,这种个人隐私安全问题应该引起大家的重视。很多场合,为... 详细信息

近年来,计算机网络、多媒体技术发展迅猛,特别是云技术的兴起,越来越多的数字图像资源在云平台存储和处理。但是图像在网络上传输过程中会面临各种风险,比如窃取、篡改和复制等等,这种个人隐私安全问题应该引起大家的重视。很多场合,为了保护图像隐私,需要先对图像进行加密处理,然后再对密文图像进行信息隐藏,这就催生了信息隐藏的一个新的研究方向的产生:加密图像的可逆信息隐藏技术。加密图像可逆信息隐藏具备加密技术和可逆信息隐藏两者的优点,是两者的有机结合,具有重要的理论意义和实用价值。由于有关加密图像可逆信息隐藏算法近年来才兴起,目前成果还比较有限,为此本文在已有算法的基础上对加密图像可逆信息隐藏算法进行了研究,主要做了以下几个方面的工作:(1)阐述了加密图像可逆信息隐藏的研究背景及意义,介绍了其国内外研究现状,信息隐藏和加密技术相关概念和分类以及典型的算法。(2)通过分析Zhang的经典LSB翻转算法及其相关改进的算法的特点和不足之处,提出了一种改进的算法。即考虑在一定信息嵌入率的情况下,首先按图像分块的相关性计算其波动值,然后进行排序。根据嵌入率的大小选择排在排序前面的分块即波动值较小的分块进行信息嵌入,在信息提取时,按相同的规则选择相应的分块提取秘密信息。实验结果表明,在考虑嵌入率的情况下,同时使用新的波动函数,本方法相较于其他方法的随机选择嵌入,能够进一步降低信息的提取错误率。(3)由于一些经典算法用于含有大量相等像素的光滑图像时信息提取错误率较高,本文针对这类图像提出了一种改进的加密图像可逆信息隐藏算法。将加密后的每个图像分块分为三个部分,保留一个部分不进行翻转处理。根据要嵌入的信息,对另外两个部分的其中一个进行LSB翻转操作。翻转时采用非均匀翻转方式,其中一部分翻转3位LSB,对另外一部分只翻转第1,3位LSB。同时考虑信息嵌入率的问题,选择波动值较小的分块进行嵌入来达到降低信息提取错误率的目的。实验结果表明,针对这类含有大量相等像素的图像,该算法能够获得更高的PSNR值以及较低的信息提取错误率。

关键词：图像加密可逆信息隐藏嵌入率块选择提取错误率光滑图像