图像安全控制技术（精选9篇）
图像安全控制技术 篇1
1. x射线安全检查仪图像采集的关键
安检信息管理系统中, 信息的采集涉及值机过程和随身安检过程, 采集的信息包括旅客姓名、身份证号、航班号、座位号、行李的外观、行李x射线安全检查仪图像、旅客的值机过程、旅客正面图像、旅客的随身物品外观、随身物品x射线安全检查仪图像、旅客的随身安检过程等信息, 同时, 将采集的信息与旅客进行统一打包, 按安全检查流程进行处理。其中最关键的采集信息是x射线安全检查仪图像的采集, 这是判断旅客是否携带违禁物品的关键, 也是整个民航安全管理的核心。
获取x射线安全检查仪图像的方式, 目前的技术实施手段主要有两种, 一为与x射线安全检查仪生产厂家做系统接口, 二为采用通用的VGA视频采集卡进行图像抓屏。在第一种方式中, 获取的x射线安全检查仪图像质量好, 但厂家的接口费用高, 同时由于目前国内航站楼均使用多种品牌的x射线安全检查仪, 而且安全检查仪的型号、版本多, 造成系统接口多, 实施困难, 尤其对将来的系统扩展不方便。第二种方式中, 采用通用VGA视频采集卡进行图像截屏, 该方式的最大优势是不受限于x射线安全检查仪厂家, 系统费用低且实施方便。随着现在VGA视频采集卡的采集分辨率不断提高, 其采集的图像质量已与x射线安全检查仪厂家的相差不大。因而在安检信息管理系统中, 采用VGA视频采集卡直接抓屏的模式得到了大量的应用。但在实际的应用过程中, 何时采集安全检查仪的图像, 确保采集图像是一副完整的图像, 则是十分关键的问题。
通过对x射线安全检查仪成像的原理分析, 采集图像的关键是如何与x射线安全检查仪保持同步, 即实时监测安全检查仪的变化, 将获取的安全检查仪状态反馈给图像采集工作站, 由采集工作站的应用软件接受到安全检查仪的变化状态后控制图像采集卡的适时图像采集。
2. x射线安全检查仪图像控制盒的采集过程
针对以上的x射线安全检查仪图像采集思路, 我们需要一个与安全检查仪保持同步的图像采集控制盒, 将实时监测到的安全检查仪变化状态转换成数字/文本信号, 通过RS232串口发送给图像采集工作站机。由采集工作站的应用软件对数字/文本信号进行分析, 进而控制图像采集卡的动作, 保证图像采集工作站所采集的截屏图像为x射线安全检查仪最新刷新的完整图像, 确保图像信息的准确性和完整性。
控制盒的连接示意图如下:
图像采集控制盒的主要功能有:
1) 检查自身的工作状态, 保持与图像采集工作站的实时通讯;
2) 实时与图像采集工作站的通讯;
3) 实时监测安全检查仪的工作状态, 将获取的安全检查仪变化状态转化为数字/文本信号并反馈图像采集工作站, 同时检查采集工作站反馈的信号。
根据控制盒的工作流程, 其与pc应用软件、安全检查仪的时序图如下:
1) 开机时的自检和双方通讯
●PC应用软件启动后, Open Com后立即给控制盒发送“STA”信号, 控制盒收到信息后, 0.8秒内给PC发送“ACK”, 表示通讯正常, 否则PC应用软件认为控制盒存在故障, 此时Close Com, 过5秒后重新尝试Open Com, 并循环以上通讯。
●控制盒自启动后, 立即向PC应用软件发送“STA”, PC收到信息后, 0.8秒内反馈“ACK”给控制盒, 表示通讯正常, 否则控制盒认为自启动失败, 立即重启, 如此循环3次后停止。
2) 按钮事件
按下按钮, 控制盒向PC应用软件发送字符信息“AB”, PC收到控制信息后:
●0.8秒内给控制盒反馈“ACK”, 表示收到信息, 否则控制盒认为与PC的通讯已中断, 立即自动重启复位。
●PC当收到“AB”信息并反馈“ACK”后, 开始实现业务逻辑 (抓图) 后, 向控制盒发送“OK”信息, 控制盒收到信息后, 0.8秒内反馈“ACK”给PC, 并实现按钮亮闭合 (闪一下按钮上的灯) , 否则PC应用软件认为控制盒存在故障, 此时Close Com, 过5秒后重新尝试Open Com, 并循环以上通讯。
3) 安全检查仪过包事件
安全检查仪过包完成时, 控制盒向PC应用软件发送字符信息“Y”, PC收到控制盒信息后:
●0.8秒内给控制盒反馈“ACK”, 表示收到信息, 否则控制盒认为与PC的通讯已中断, 立即自动重启复位。
●PC当收到“Y”信息并反馈“ACK”后, 开始实现业务逻辑 (抓图) 。安全检查仪正在过包时, 控制盒向PC应用软件发送字符信息“N”, PC收到控制盒信息后:
●0.8秒内给控制盒反馈“ACK”, 表示收到信息, 否则控制盒认为与PC的通讯已中断, 立即自动重启复位。
●PC当收到“N”信息并反馈“ACK”后, 开始实现业务逻辑 (准备抓图) 。
针对上述要求, 我们采用pic16F874单片机加串口的解决方案。Pic16F874单片机具有内置4k的程序存储器, 满足方案要求, 调试方便, 串口芯片采用max232c, 整机供电方式采用安全检查仪12V电源加内部7805稳压。
3. 结语
x射线安全检查仪图像采集控制盒设计后, 出了5份样品, 送达现场测试。经测试, 功能正常, 满足安检信息管理系统应用软件的要求, 但有时电源不稳定, 经进一步改进后, 采用外置12V直流电源, 提高了产品的可靠性, 运行可靠。目前, 该图像采集控制盒应用到了北京首都机场T3航站楼、哈尔滨太平、大连周子水、青岛流亭等全国各大机场安检信息管理系统, 为安检信息管理系统的全面推广提供了良好的基础。
浅析公路桥梁施工安全控制技术 篇2
关键词：公路桥梁施工 安全控制 安全事故 控制技术
0 引言
经济社会的大发展带动了交通行业的大繁荣，随着我国国家综合实力的提高以及GDP的逐年高攀，我国交通行业的建设也遍地开花，这也是为了国家的可持续发展战略的而打坚实基础，要致富先修路，道路畅通了，整个国家的经济也就可以串起来，各个区域取长补短。交通行业的大繁荣大发展，必然会引发一些新的急需解决的新问题，公路桥梁施工的安全控制技术就是其中之一。从最近几次的塌桥事件所引发的社会大讨论大思考就可窥见一斑。公路桥梁施工包括施工前的准备工作：图纸准备、施工方案准备、施工设备准备等，并且需要进行工可报告和安全评价分析，以便提前采取切实可靠的措施保证安全施工。同时，要搞好进场施工单位和监理单位的资质审查和相关人员配备的审查，严格按照规章和规范来操作，不留安全管控的隐患和死角，工程开始前设计人员和业主单位要会同施工单位和监理单位对工程进行技术交底，以便工人清楚施工。工程施工过程中要安排专人进行安全管控的一线检查，及时反馈工程的信息，以便于进行安全控制。
1 常见的公路桥梁安全控制事故的发生因素
根据大量的公路桥梁的安全控制事故的统计资料，总结得出常见的安全控制事故的发生因数归结起来有三点：
1.1 安全角色中人的因素，在桥梁的施工中有很多的施工人员岗前培训做的不到位，安全意识浅薄，导致在遇到安全控制问题时不能及时的发现和制止解决，从而遗留下了诸多的安全控制隐患。
1.2 桥梁施工中的技术问题，在桥梁施工中当管理和配套的施工技术和施工设备不匹配的时候容易出事故，详细包括技术落后、设备和施工机械老化而存在不安全因素。
1.3 安全角色中的环境因素，施工和监理单位没有充分考虑施工的处地环境并对其进行安全预测，如易滑坡、地质条件勘察不到位等，给安全施工留下重大隐患。
2 现阶段我国公路桥梁施工一线安全控制所面临的问题
2.1 安全管理不到位
管理的不到位而致使发生安全事故是十分不值当的，安全管理的不到位具体表现在，未能按照规范和规章制度配备安全管理科室和相关的管理人员，没有按照《桥梁工程安全生产管理条例》进行相关的施工技术安全控制和施工安全管理控制。或是配备的安全管理有名无实，安全管理办公室挂羊头卖狗肉，安全标语、标牌和宣传不到位等等。
2.2 施工人员的安全意识不到位
要树立隐患就是事故的理念，作为施工人员直接参与到一线的工作，是安全的最直接受益者和受害者，但是我国的桥梁施工一线充斥着大量的非专业操作人员，绝大部分都是文化程度不高的农民工兄弟，未经过专门的岗前培训，或者是培训的时候一个耳朵进一个耳朵出，导致在一线施工的时候技术和理念都跟不上，使得桥梁施工面临着很大的安全控制问题。
2.3 桥梁参与单位疏忽安全管理
一个桥梁的建设需要业主单位、设计单位、施工单位和监理单位共同努力，因此桥梁的安全控制也是需要四方合力去管控的。四方都必须按照规章操作，管理安全，但是事实往往与其相反，皆不应要求进行安全管理，互相为利益格斗而“踢皮球”。
3 公路桥梁施工安全控制的准备工作
3.1 做调查、写报告
业主单位应派遣工程人员到施工现场去实地调查，在认真考察了工地的实际状况之后，最终以报告的方式总结出来。调查人员一定要到施工前线去，经过实地考察后获得施工进展的最真实情况。在进行调查时，重点调查那些与工程联系紧密的地方。
3.2 建立安全管理规章制度
为了促进管理方案能更好地实施，必须提前制定一个安全管理制度，在桥梁建设的全部过程中都要做好安全管理工作。要想更加顺利的完成安全管理工作，管理人员一定要从实际出发，做好管理方法的调整工作，而且还要制定相关的、行之有效的规范和操作流程来指导施工的顺利开展。
3.3 预防疲劳施工，提高施工人员的安全意识
在工程建设行业中，比较普遍的一个现象就是疲劳生产，虽然机械化、自动化已经取得了显著的成绩，但是在这一行业中仍然还是需要重体力劳动，但是我们要逐步解决由于重体力劳动而造成的疲劳生产，有的精细活还是需要人来完成的，例如看管监测仪表、计算机作业等，这些往往会让人产生精神疲劳。在施工安全控制中，怎样才能避免出现过劳生产，让施工人员有一个健康的身体，这自然就对施工安全提出了更高的要求，根据以往的经验我们发现，需要做好以下几点：施工单位要积极有效地提高作业的自动化和程序化；要给员工合理的休息时间；充分考虑到工人工作强度的不同，合理安排工作时间；最好不要采取轮班制度；让工人具备更高的操作技能，尽量不让员工浪费体力，这样他们的疲劳程度就会减小了。
3.4 岗前培训、持证上岗
安全生产的第一个重要因素是人，据相关资料表明，仅有不到20%的安全事故不是由于人的疏忽大意或人为的各种原因造成的，大多数安全事故都是人为原因，例如操作人员怎样处理危险，这些都与公路桥梁的安全生产、人员的生命安全以及巨额财产是不是安全息息相关。所以，施工单位一定要认真地组织职工培训，进而将安全事故的发生率降到最低。人员的培训教育工作要做到有计划、有部署、有检查、有考核、有针对性，全体操作人员经培训后，劳动部门或有关部门要给他们颁发证书，让他们能够持证上岗。需要强调的是，施工单位一定要控制好施工人员准入制度，主要看他们是不是有良好的作业能力，绝对不允许有些员工在施工现场滥竽充数。
4 公路桥梁施工技术的安全性控制
4.1 挖孔桩施工的安全性控制
①若挖孔较深或已经出现渗水，就需要及时进行防水、排水，以防止孔坍塌；②保证孔壁的稳定性，定期检查孔壁是否出现裂隙和破损，孔顶需要有专人看管，同时设置高出0.3米的井圈，以此作为孔口栏杆，孔口不得堆放各种垃圾和无关机械设备，要给作业人员留有专门通道，夜间需要悬挂警示灯；③孔内操作施工人员的头顶要设置保护盖。要严格按照在两孔之间只能有一孔进行混凝土作业的要求；④施工人员要遵守以下规定：挖孔人员在进行孔下操作前，必须先将孔内的气体排出；如果孔内的二氧化碳超过百分之0.5，就要立刻通风，就算二氧化碳没有达到以上标准，如果操作人员感觉不适，也要立刻通风；⑤当挖孔深度超过10m时，且有人员出入的时候，要用机械强制通风。
4.2 桥梁结构耐久性设计的安全控制技术
对于公路桥梁这一特殊单体，其结构会受到它所在的外部环境因素的影响的，外加桥梁在验收竣工以后的使用也是会给桥梁带来损耗的，这必然会导致桥梁的结构的损害，综合外部环境因素和使用因素，这些都会给桥梁的结构出现不同程度的负荷损害，但是这些因素在桥梁的施工安全管控中都是可以降低和避免的，在设计的阶段增加富余系数，在施工阶段注意针对外部环境的特殊保护，科学组织科学施工，多管齐下，狠抓桥梁质量管控。增加桥梁的结构稳定性和使用寿命。
5 结束语
搞好公路桥梁的安全控制，要注意安全的三要素“人—物—环境”的和谐处理，人的安全理念要深入人心，时刻警醒隐患就是事故；对于不符合要求的设备要及时淘汰，设备要安全可靠；环境要利于施工，便于安全控制，同时安全控制管理要在动态中完善，增加其可操作性和实用性。
参考文献：
[1]蔡兰生.浅谈公路工程施工安全管理[J].信息系统工程，2011（3）.
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[3]颜兴全.公路施工技术管理分析[J].交通科技与经济，2009（5）.
图像安全控制技术 篇3
随着城市现代化的高速发展, 高层建筑的日益增多, 电梯需求量也越来越大, 同时, 人们对电梯的要求也越来越高。作为进出电梯轿厢的安全保证, 门保护装置一直是用户最关心的产品之一, 也是衡量电梯质量的一个重要指标。目前, 电梯门保护装置主要分2大类:机械门保护, 光电门保护[1]。
本研究提出一种基于OV7620图像处理芯片, 在以ARM920T内核的S3C2440主控制器开发平台上, 采用区域阈值差分图像处理算法的电梯门控制系统。
1系统硬件组成
结合电梯应用背景, 系统硬件必须保证控制的快速响应, 方便快速采集图像数据并进行传输, 考虑到图像数据量的庞大性, 处理的复杂性, 它还必须具有强大的计算能力和快速的处理能力。选用SAMSUNG公司生产的带CMOS摄像头接口的ARM9核心的S3C2440处理器, 工作频率可达400 MHz。该处理器除了具有ARM920T控制器[2], A/D转换器, GPIO等功能之外, 还集成了一个摄像头接口 (CAMIF) , 该接口是图像采集的核心部分。同时处理器的可扩展能力较强, 可以支持未来系统的升级需要。
硬件系统包括基于CMOS摄像头OV7620的图像采集模块, 存储模块, 通信模块等子模块。系统示意图如图1所示。
系统在S3C2440处理器的控制下从CMOS摄像头采集信号, 经过编码、DMA传输到内存缓冲, 接着由软件对采集的信号进行压缩打包。通过区域阈值差分法等的处理, 将得到开关门结论, 发送至电梯主控制器, 最后由电梯主控制器对电梯门机进行控制。
2 OV7620图像采集
2.1OV7620的特性
本系统采用OmniVision公司CMOS摄像头OV7620采集图像, OV7620具有326 688像素, 完全可编程数字单片摄像芯片。系统中采用QVGA (320×240) 模式输出, 每秒输出30帧[3]。以逐行扫描的方式使其易与微系统进行接口。
本研究采用的OV7620图像传感器, 内部集成了时序电路, YUV (4:2:2) 数据输出格式, 地址分别从0×00～0×7C, 通过SCCB (Serial Camera Control Bus) 接口可以方便的设置传感器分频、视窗大小、增益、白平衡校正、曝光控制、饱和度、色调等。由于S3C2440芯片有一个专用的视频接口, 所以CPU可以直接和CMOS图像传感器连接。
2.2图像采集控制原理及配置
OV7620图像传感器包含变焦视频功能 (ZV) , 它支持ZV接口时序。提供信号包括:垂直同步脉冲 (VSYNC) 、水平有效数据输出窗口 (HREF) 、像素时钟 (PCLK) 、16 bit数据总线:Y[7:0] (8位亮度数据总线) 和UV[7:0] (8位色度数据总线) , 如图2所示。本系统中需要用到灰度图像, 也就是亮度数据, 这里把主控板连接Y[7:0]亮度数据总线, UV[7:0]则舍去不用, 便可得到灰度图像数据。在PCLK的上升沿, 数据输出到ZV端口。
OV7620的初始化配置主要利用片上SCCB总线 (符合IIC总线规范) 编程来实现。因此在控制摄像芯片时, 可以非常方便地读/写OV7620的控制寄存器, 以达到控制目的。SIO-1是串行时钟输入线, SIO-0串行双向数据线, 分别相当于IIC协议的SCL和SDA。SCCB的总线时序和IIC总线规范基本一致, 主要包括两点:①SCCB中的两条接口线 (SIO-1、SIO-0) 需要上拉大约10 kΩ电阻;②OV7620的IIC总线读地址为0×42, 否则不能正确读取数据。
3区域阈值差分算法
对于运动图像, 传统的算法为背景差分法, 利用当前图像与背景图像的差分来检测运动区域[4,5]。其过程如下:首先, 背景图像的像素进行统计建模;其次, 当前图像和背景模型进行比较, 计算出在一定阈值限制下当前图像中出现的偏离背景模型值较大的那些像素, 再对其进行二值化处理;此外, 模型还需要进行周期性更新背景以适应动态场景变化[6]。背景差分法优点是算法实现简单、速度快, 能够提供运动目标最完全的特征数据。
背景差分法虽然能检测出物体的运动, 但是存在电梯门的误识别问题。因为电梯关门是一个连续的过程, 各个像素位置点所采用的检测阈值相同, 门框边界位置由于像素变化较大, 会产生严重的门框阴影干扰而误识别, 导致误操作。
针对电梯门引起的误识别, 本研究提出了一种区域阈值差分算法。首先把电梯门间的图像划分为不同区域如图3所示, 分别为电梯门框影响区域S1, 电梯门框未影响区域S2。划分区域的主要目的是采用不同的阈值进行图像背景差分, 消除门框影响。S1区域采用普通阈值Th1;S2区域采用较大阈值Th2。
在图像阈值选取方法中, 最大类间方差法是二值化全局算法的最为杰出的代表之一[7]。方差是灰度分布均匀性的一种度量, 方差值越大, 说明构成图像的两部分差别越大。部分目标错分为背景或部分背景错分为目标都会导致两部分差别变小, 因此使类间方差最大的分割意味着错分概率最小。以最佳门限将图像灰度直方图分割成两部分, 使两部分类间方差取最大值, 即分离性最大。该方法计算简单、自适应强, 在一定条件下不受图像对比度与亮度变化的影响, 因而在一些实时图像处理系统中被广泛应用。本系统就是采用最大类间方差法选取阈值。
基于区域S1, S2 (门干扰区) 所选取的阈值Th1, Th2, 进行当前帧与该位置背景进行差分图像。
区域S1差分图像:
d1 (m, n, t) =|I1 (m, n, t) -B1 (m, n, t) | (1)
二值化后:
若d1 (m, n, t) >Th1, 则D1 (m, n, t) =1 (目标) ;否则D1 (m, n, t) =0 (背景) (2)
区域S2 (门干扰区) 差分图像:
d2 (m, n, t) =|I2 (m, n, t) -B2 (m, n, t) | (3)
二值化后:
若d2 (m, n, t) >Th2, 则D2 (m, n, t) =1 (目标) ;否则D2 (m, n, t) =0 (背景) (4)
式中 Th1, Th2—各自区域二值化时的阈值。
这里最终判断电梯门间是否有物体存在, 还需最后变动像素的阈值T, 对于x×y的图像, 判断公式为:
若判断有物体存在, 则向主控制器发出开门请求信号, 反之则进入下一帧判断。
4基于区域阈值差分算法的识别效果分析
实验结果如图3所示, 可以发现, 采用普通阈值差分法基本可以识别出物体的存在, 但同时由于电梯门背景变化影响, 使得检测存在较大误差, 如图3 (d) 所示。实验中常出现误识别以至于误发控制信号。从图3 (e) 效果来看, 区域阈值差分法能很好地识别出物体的存在, 同时也能消除电梯门框边缘产生的阴影。
5系统的软件设计
系统的软件设计包括下位机S3C2440的程序设计与上位机界面的软件编写。S3C2440控制器的程序设计是软件设计的主体部分, 主要实现以下功能:CMOS图像传感器的驱动和控制、图像的传输处理、人机交互功能、内外数据通讯功能。CMOS摄像头的驱动和控制包括摄像头的初始化, 图像数据的读取;图像的传输处理包括图像数据的保存, 及算法的实现;人机交互功能则包括键盘输入发光二极管指示运行状态等;内外数据通讯功能包括与上位机的通讯以及与外部电梯主控制器设备的通讯。上位机主要通过Delphi[8]来完成CMOS图像传感器参数的设置与修改、图像的显示功能。
S3C2440控制器整体软件结构图[9]如图4所示, 其功能如下:首先对各个模块进行初始化;然后由上位机程序对摄像头进行参数设置和修正, 如:摄像头模块的分频、开窗、输出模式等;紧接着, 上位机发出图像采集命令, S3C2440的CAMIF模块对OV7620摄像头进行图像采集, 并把数据通过DMA通道传送到指定的RAM中暂存;接下来根据按键确定是背景自学习状态还是运动目标识别状态, 从而分别调用背景建立任务和目标识别任务来完成图像的处理储存和识别;最后把图像识别结果通过串口输出经485总线传输给电梯总控制器, 进而对电梯的机门进行控制。
S3C2440主控制器根据外部输入输出状况对电梯运行状态做出判断, 设立标志位, 确定当前运行情况。
6结束语
本研究提出了一种基于区域阈值差分法图像处理技术在S3C2440平台上开发的电梯门控制系统。经过一系列的理论研究, 以及实验证实, 利用嵌入式系统实现了智能性、实时性更好的电梯门保护装置, 使得电梯门控制系统更具安全化、智能化、人性化, 具有较高的实用价值。
本系统目前只基于两个区域采用区域阈值差分算法, 虽然能够准确地排除了门框的影响, 但由于取的区域数少, 阈值少, 对不同区域的划分也同一化, 因而结果不够精确, 特别是较小物体识别准确度不够。后继的工作便是对电梯门间图像区域进行更加细致划分, 根据得出的不同的区域阈值来建立模型, 使系统能对各不同情景进行准确判断, 达到更智能化水平。
参考文献
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图像安全控制技术 篇4
关键词： 岩土 ；爆破技术； 安全识别与控制；
引言：岩土爆破技术广泛应用于矿山、铁道、公路、电力建设等场地平整、基坑开挖、路堑开挖等爆破作业。根据工程的不同要求发展了毫秒爆破、预裂爆破、光面爆破等爆破技术。尤其是在复杂环境下的深孔爆破， 要保证周围人和建筑物及各种设备、设施完好无损， 对爆破安全性、技术性提出了更高的要求。
1 .岩土工程爆破的特点与要求
工程爆破作为一种高风险的涉及爆炸物品的特种行业， 外部环境特定且复杂， 对爆破器材有特定的严格要求， 施工环节多而复杂。这些内容对于专业的人员来说也是有一定的难度的，所以对安全方面的要求也比较多，很多的人员在操作之中一旦出现疏漏，都会有生命危险。所以要做好组织工作，妥善操作并且能够进行技术的措施防范等等，这样才能够避免出现安全事故。
2.岩土爆破按标准要求对爆破工程开展危险源辨识
按照常规的危险源辨识方法， 组织对爆破工程具有丰富经验的人， 通过询问、交谈等方式， 将爆破过程的各个工作环节进行梳理， 首先确定爆破作业流程， 然后对各环节过程中的危险源进行辨识。
确定爆破作业流程后， 按工序分别进行危险源辨识工作。每一道工序， 由对该项工作熟悉的人员进行辨识，其他相关的人员进行审核和补充。危险源辨识的范围渡盖爆破工程的全过程。通过现场观察、查阅相关记录、分析以往事故等手段对危险源进行辨识。按危险源辨识的通用方法， 在辨识的过程中， 考虑三种状态、三种时态和七种能量类型因素的影晌。通过危险源辨识， 识别出大量的危险源，保证岩土爆破工作在顺利进行。
3.岩土爆破安全工作中在基本制度要求
1） 制定具体的施工方案和施工方法，明确安全责任人和各种安全防护措施，并对施工人员进行培训，使安全生产、行车安全真正落实到人。
2） 清点爆破。必须按调度命令进行施爆，杜绝不清点施爆，追尾施爆，以确保行车安全。
3） 制定岗位责任制。成立钻眼组、爆破组、防护组、危石清理组。防护人员、安全员、爆破员均按照各自的职责坚守工作岗位。
4） 签订施工安全责任状制。所有参加施工的人员签订“施工安全责任状”。
4.岩土爆破安全工作中爆破器材在管控
要对爆破器材进行妥善的管理，采取合理的模式和制度维护器材使用的规范，避免出现器材的丢失和不当使用等情况。
1） 单位在使用这些器材的时候，需要根据调理向公安机关申请批准，批准之后方才能够实现运输和储存等等。
2） 任何单位使用爆破的器材都必须要建立合理的管理制度以便于保证爆破器材使用的安全性。保证在整个的过程中不会出现丢失和误发的情况。避免意外引起的安全事故。
3） 相关的爆破单位需要加强管理体系的完善，对于爆破环节各个工作都要有专门的针对负责人。比如爆破员、爆破班长、爆破器材库主任以及专门负责安全方面的人员等等。应该还要和新号联络员达成良好的联系，负责合理的联络和开通。
4） 相关的爆破器材需要根据政策规定和要求进行使用，要选择符合标准的产品模式，需经过试用才能够投入到实际的爆破之中。
5） 在对爆破器材进行运输的时候，要遵循原则并且有许可证，能保证车况路况的良好，将爆破器材进行严格的装载和捆绑，要按照制定的路线来行车。除此之外还需要专门的人员进行看护运输。
6 ） 爆破器材的储存，大量的爆破器材最好储存在当地公安部门设置的大型爆炸物品仓库，工地只存储备用或剩余的爆破器材。但小型爆炸物品仓库也得按爆炸物品仓库的要求设置。
7） 要将雷管库和炸药库分开，间距在30 m左右，并且要远离人群，避免出现不必要的伤害。仓库需要设专门设置防盗保护措施，避免出现丢失危害公共秩序的情况，要设专人看守。
8） 器材的入库要做好完善的登记工作，实现合理的存放，并且要注意防潮灯，意外爆炸的情况也要考虑。
9） 应由施工作业班组提出使用爆破器材的申请，这样才能够有批准的程序，由公安部门进行签字，才能够到库房领取和使用，在材料发放之后，要针对于消耗的器材进行记录，领取人要签字。
5.岩土爆破工作中安全控制策略
1） 施工现场在定点放炮前30 min 必须装完炸药，并填写好爆破参数设计表，联结好起爆线路，并通知联络员，现场准备就绪。
2） 联络员。a.将记录需要用的记录本和笔之类的物品带齐，着专业装束并且要有上岗证。b.将时间进行合理的安排，能够和联络员保持交流，完善各个负责人之间的沟通一致。c. 向施工的负责人员进行情况的及时汇报。d. 在爆破前的两小时联络通讯人员，提出爆破申请，经过了许可之后才可以进行装药的措施。e. 接到相关的报告之后，要准备好一切的工作，提出关于爆破时间的申请。如果有封锁的命令，那么需要让双方签字以便于确认。负责人需要调度一定的命令，严格进行施工流程。f. 在封锁的情况下，工地的负责人员需要及时了解到调度的命令，因此需要保证时间的正点。如果有特殊情况需要延长时间或者限速，那么要进行手续的办理，并且通知值班员变故。在封锁的过程之中，施工完毕能够让负责人传达命令，以便于办理开通需要的相关手续。
3） 防护员在工地执行任务的时候需要佩戴上岗证，带好记录物品以及封锁停车牌等。要能够随时听候负责方的相关指令。
4） 做好安全措施之后，要求所有的人员都撤离爆破区，进行爆破操作。
5） 炮响15分钟时，专业爆破人员要进入到爆破区之中进行检查，检查是否存在一些不良的阻碍情况，检查通讯的畅通和电力的安全等等。
6） 爆破的确认需要完善，特别是危石处理问题。要能够做到及时的报告，申请实施爆破，要保证完善的安全。
7） 在场人员需要配合以便于完成对于线路的检查，在一定的条件完善之后，施工管理处可以将开通手续进行办理，并且确认线路开通的安全性，将防护的措施进行撤除。
8） 在爆破区之中，地质条件上存在一定的復杂性，淫才控制爆破的方法虽然能够得到利用，也有可能会出现飞石的情况，很多的都是来自于一些较为复杂的炮孔。也有的是低抗线测量有误或者是有些软弱的夹层没有被发现等等。这样的情况是很容易带来危险的，所以，防止飞石的出现时完善安全措施的重要步骤之一。
覆盖材料： 草袋、钢筋网（Ф10 钢筋20cm×20cm 点焊成网）尼龙安全网、胶皮条编织的炮被等.
覆盖方法： 全表面覆盖，即在炮体上先铺一层草袋，其上再一层为钢筋网，钢筋网上间隔铺一层装土草袋，最上一层为尼龙安全网或胶皮条编织的炮被。钢筋网用搭接形式，搭接长度不小于15cm，并按后爆孔先覆盖的顺序进行覆盖，顶上进行固定。
6.结语
根据上述内容，在爆破的过程之中，主要危险的地方就是可能会引起地面震动以及有着较大的冲击波并引起噪音。需要格外注意控制，避免出现危害，用合理的操作来实现，加强安全技术防范措施，这样就能够完善工程的实施。
参考文献
[1] 饶增. 隧道钻爆施工对初期支护的影响及控制标准的研究[D]. 北京交通大学 2010
数字图像加密技术及其安全性研究 篇5
数字图像加密技术源于早期的经典密码学理论。密码学是研究将可懂文本 (明文) 变成不可懂形式 (密文) 以及通过可逆变换将不可懂形式变成可懂文本的方法和过程的学科。密码学是一门综合性的尖端技术科学, 是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的, 并随着先进科学技术的应用, 与数学、语言学、声学、信息论、电子学、计算机科学等有着紧密的联系。对文字或数码进行加、解密思想为数字图像加密技术提供了最直接的理论依据。然而, 经典密码学着眼于限制资料的存取, 常常考虑的是二进制流, 忽略了数字图像的视觉效果。它的数字图像数据量大、要求加密实时性高, 经典密码学加密方法都不太适合。计算机图形学关注于图形图像的数字生成, 却忽略了图像的安全性。所以数字图像的加密技术已经引起了研究学者的广泛关注。
因数字图像应用的广泛, 国内外掀起了对加密技术研究的热潮。许多研究机构、大学和公司已纷纷展开了研究, 在有关信息安全和密码学的国际会议或刊物上也经常见到相关的论文和报告。已有的数字图像加密算法大多采用现代密码体制直接对数字图像文件进行加密, 有现代密码体制的安全性作保证, 加密效果和保密性比较令人满意。因为密码学设计中十分强调引入非线性变换, 所以, 混沌等非线性科学的深入研究将极大地促进密码学的发展, 但二者的很好结合还有很长的一段路要走。基于生物特征的识别理论与技术也已有所发展。我们可以坚信这些加密技术的深入研究必将对数字图像加密技术产生深远的影响。
2 数字图像加密技术在我国的一些应用
数字图像处理技术得到了广泛的研究和应用, 同时网络的日益普及和发展也使数字图像加密技术空前扩大了应用领域。日常生活中可以进行数字图像邮件的保密传输, 数字建筑图纸的安全传输, 办公自动化系统图像的传输等。国家军事上可用于新型武器图、军事图像资料、军用设施图纸的安全传输, 航空及卫星侦察图像, 导弹制导、雷达、声呐的图像, 军事仿真的图像, 都必须进行加密传输。现在关注较多的是加密后的图像在信息隐藏中的应用。比如, 我们可以把一幅军事机密图像先进行加密, 然后隐藏于一些不易引起怀疑的载体中, 使其可以顺利通过不安全网络进行传输。可以预见, 数字图像加密技术有着广阔的应用前景。
数字图像加密技术是信息安全技术中的核心技术, 国家关键基础设施中不可能引进或采用别国的加密技术, 只能自主开发。目前我国在图像加密技术的应用水平方面与国外还有一定的差距。因此, 我国必须要有自己的算法、自己的一套标准以适应国民经济的发展来应对未来的挑战。
3 数字图像加密中的信息安全研究
数字图像信息安全, 是伴随着计算机网络和多媒体技术的迅速发展而产生的新问题。近年来, 数字图像技术由于克服了以前因存储量过大带来的困难成为了信息表达方式的主流。然而如何保证数字图像信息的安全成为国际上热门的研究课题。
研究数字图像信息安全中的隐藏和伪装算法, 归纳为如下几个方面:
3.1 数字图像置乱
数字图像置乱通过对数字图像的空间域进行置换或者修改数字图像的变换域参数使生成的图像变为完全看不懂的杂乱图像, 从而保护了数字图像所要表达的真实内容。学者们也提出了基于数学变换技巧的几种新算法, 包括Arnold变换、FASS曲线、幻方变换、Gray代码、生命模型等, 被有效地应用于数字图像信息安全处理过程的预处理和后处理, 更大程度地保证数字图像的信息安全。
3.2 数字图像信息隐藏
数字图像信息隐藏与经典密码学的信息隐藏类似, 将需要保密的数字图像信息隐藏在另外一幅公开图像中, 充分利用公开图像本身所具有的迷惑性, 降低攻击者的注意力, 减少遭受攻击的机会, 从而在很大程度上保护了数字图像的安全性。
3.3 数字图像水印技术
它是将代表著作权人身份的特定信息 (即数字水印) , 按照某种方式植入电子出版物中, 在产生版权纠纷时, 通过相应的算法提取出该数字水印, 从而验证版权的归属, 确保电子出版物著作权人的合法利益, 避免非法盗版的威胁。
3.4 数字图像分存
数字图像分存不仅实现了保密信息的隐藏, 还达到了保密信息分散的目的。这样不仅使得非法攻击者要耗费精力去获取所有恢复保密信息需要的内容, 而且使得保密信息拥有者们互相牵制, 提高了信息的保密程度。
摘要：数字图像信息安全是伴随着多媒体技术和计算机网络的发展而出现的新问题。本文通过介绍数字图像加密技术的现状及发展, 结合在中国的应用, 进行了数字图像加密中的一些信息安全的研究。
关键词：数字图像,加密,安全性
参考文献
[1]郑凡, 田小建, 范文华, 等.基于Henon映射的数字图像加密[J].北京邮电大学学报, 2008, 31 (1) .
图像安全控制技术 篇6
当前, 基于B/S平台的图形展示技术主要有Flash、Sliverlight以及HTML5等。相比较与前两种技术方案, HTML5技术具有如下优点:
(1) 低技术风险。HTML5是HTML的一个新版本。HTML5草案的前身名为Web Applications 1.0。它于2004年被WHATWG提出, 于2007年被W3C接纳, 并成立了新的HTML工作团队。2012年12月17日, 万维网联盟 (W3C) 正式宣布凝结了大量网络工作者心血的HTML5规范已经正式定稿。而flash技术由Adobe公司所有、Sliverlight技术由Microsoft公司所有, 选用这些技术, 均会存在一定的技术风险。
(2) 免插件安装。由于浏览器本身并不支持flash和Sliverlight, 因此要使用flash和Sliverlight, 必须要先在浏览器上安装安装相关的插件, 由于浏览器安全方面的限制, 在浏览器上安装插件往往会出现各种各样的问题, 这已经成为影响用户体验的一个重要因素。而现代主流的浏览器均可原生支持HTML5, 不用安装插件即可直接使用HTML5技术, 这就为广大用户提供了更好的用户体验。
(3) 跨平台使用。随着移动技术的发展, 现在的B/S系统不仅在普通的PC端上使用, 也越来越多的在移动端平台 (如手机、平板电脑) 上使用。HTML5技术在这些移动平台时拥有良好的兼容性。开发者利用HTML5开发出一套系统后, 即可以在Windows平台、i OS平台、Android平台上运行, 大大减少了开发成本和移植费用。
(4) 开发学习成本较低。HTML5由现有的HTML4发展而来, 对于广大的Web开发人员来说, 其学习成本较低, 能够很快的掌握相关的开发技术。而反观flash和Sliverlight, 都要重新学习专门的开发语言, 开发与学习的成本都较高。
本文将以水情态势图的绘制方法为例, 详细介绍HTML5技术在网页绘图方面的具体应用。
水情态势图主要用于实时反映大坝的上下游水位, 以及与正常蓄水位以及死水位之间的对比关系, 用户可以通过水情态势图, 直观准确的了解大坝的水位情况。绘制水情态势图主要经过了五个主要步骤。 (1) 加载背景图。 (2) 确定边界特征颜色值。 (3) 确定坝顶坝底位置, 确定水位与坐标之间的对应关系。 (4) 绘制上下游水位。 (5) 标注出正常蓄水位、汛限水位以及死水位。各个步骤的具体介绍如下:
1) 水情态势图的绘制必须以大坝的剖面图作为背景, 因此, 加载剖面图是绘制工作的基础。我们必须首先在html页面中定义一个canvas。
然后我们在javascript中取得这个canvas对象, 并在canvas上加载背景图。加载完成后的图形如图1。
2) 背景图加载完成后, 我们必须识别出背景图中表示大坝边界的特征颜色值, 确定该颜色值后, 才能确定大坝图形的具体范围。在获取大坝边界的颜色值之前, 必要先了解HTML5中图像的存储方式。HTML5使用Image Data对象来保存图像像素值, 它有width、height和data三个属性, 其中data属性就是一个连续数组, 图像的所有像素点的信息其实是保存在data里面的。每个像素点的信息由四个字节组成。第一个字节决定像素的红色值 (r) , 第二个字节决定像素的绿色值 (g) , 第三个字节决定像素的蓝色值 (b) , 第四个字节决定像素的透明度值 (a) 。每一种颜色值的大小是从0到255, 而对于透明度来说:0代表完全透明, 255代表完全不透明。
因此, 我们到取得图片里一个[x, y]坐标像素点的红色值可以用以下公式:
具体到大坝的剖面图上, 我们将剖面图放大并打上网格线 (如图2) , 图中的每一个方格即表示一个像素点, 我们可以看到大坝的弧形边框放大后实际上是由锯齿形的像素点组成了, 这些像素点颜色深浅不一, 每四行像素点可分为一组。我们通过研究一组像素点的data属性, 找出颜色最浅的像素点, 并以此点的颜色作为大坝边界的特征颜色值。
我们以图片的中线作为起点, 向下取得四行像素点的data属性, 然后筛选出所有非空白点的data值。数据如表1。
分析上述表格, 我们以218作为大坝边界的特征颜色值。
3) 我们从顶部开始, 从上往下对图像进行逐行扫描, 当遇到颜色比特征颜色深的像素点, 即可视为碰到了图像的上边界, 这个位置即是图像中大坝的坝顶位置。反之, 我们从底部开始, 从下往上对图像进行逐行扫描, 遇到颜色比特征颜色深的像素点, 即可视为碰到了图像的下边界, 这个位置即是图像中大坝的坝底位置。
我们通过已有的资料可以得知大坝的坝高和坝顶高程, 设大坝的坝高为dam Height, 大坝的坝顶高程为dam Top Elevation, 根据大坝高度与其坐标范围之间的线形关系, 我们可以得到水位与坐标值之间的转换关系, 代码如下:
4) 我们仍然采用逐行扫描加颜色比对的方式来绘制上下游水位, 我们从水位位置开始一直扫描到坝底位置, 如果检测到了大坝边界, 则绘制一条从该行起点到边界点的线条。绘制上游水位与绘制下游水位的不同之处在于, 上游水位是从左往右进行检测, 下游水位是从右往左进行检测。绘制上游水位的代码如下:
绘制后的图形如图3。
5) 最后, 我们在画图上标注出正常蓄水位、汛限水位以及死水位。这样, 用户在查看水情态势时可以进行对比分析。正常蓄水位、汛限水位以及死水位的标注方法与上下游水位线的绘制方法类似, 只是对线条的长度以及文字符号的位置做了改动, 以便达到画面更加美观的目的。
最后完成的图形如图4。
以上介绍了HTML5在绘制水情态势图时的应用, 实际上, HTML5也可用于在大坝安全管理相关的很多其他图形表示上, 如分布图, 过程线等, 借助HTML5技术的特性, 我们可以真正实现“One Web, Any Device”, 即我们编写出一套网页程序就可以运行在各种终端之上。这在移动设备越来越发挥重要作用的今天无疑具有重要意义。
参考文献
[1]蒋海洲, 吴中如.ADO技术在大坝安全监测中的应用[J].水电能源科学, 2002 (02) .
图像安全控制技术 篇7
1 资料与方法
1.1 研究对象
纳入2006-01~2011-03经CT证实有肝肿瘤或肝血管性疾病、并行肝动脉DSA检查和治疗的病例,随机抽取2009-01~2011-03质控后肝动脉DSA片200份作为质控组,其中男123例,女77例;肝癌121例,肝海绵状血管瘤32例,肝创伤性出血20例,干细胞移植常规肝动脉DSA检查15例,肝硬化再生结节7例,肝脏炎性肿块5例,共715个DSA序列;随机抽取2006-01~2008-12非质控肝动脉DSA片200份作为非质控组,其中男115例,女85例;肝癌151例,肝海绵状血管瘤27例,肝创伤性出血14例,肝硬化再生结节5例,肝脏炎性肿块3例,共747个DSA序列。
1.2 仪器与方法
使用Siemens AXIOM-Artis d TA大平板DSA机,美国Mark V高压注射器,300mg I/ml碘普罗胺注射液,采用改良Seldinger技术经股动脉穿刺插管,行选择性和(或)超选择性肝动脉DSA。质控组在设备性能、成像技术、注射参数、后处理及照相技术等环节行全程质控,即设备监测保养、成像技术优化、注射参数依导管位置及病变性质灵活设置(图1),后处理及照相各环节规范化(图2)等;非质控组以完成肝动脉DSA、介入治疗而满足临床要求为原则。本研究常用导管为4F肝管,注射参数:腹腔动脉速度线性上升时间0.2s,速度4.5~5.5ml/s,总量18~25ml,压力1750~2450k Pa,注射延迟0.6~0.8s;肝总动脉速度线性上升时间0.2s,速度3.5~4.5ml/s,总量13~18ml,压力1750~1950k Pa,注射延迟0.6~0.8s;2.8F微导管超选择DSA速率线性上升时间0.4s,速度0.8~1.5ml/s,总量6~13ml,压力1950~2100k Pa,注射延迟0.3s。平板探测器口径48cm,采像帧率为6~3f/s,即动脉期6f/s,实质期及静脉期3f/s,图像矩阵1024×1024。
1.3 图像评价
由2位主管技师和3位介入放射学专家对质控组和非质控组采用双盲法进行图像质量分析,按照《全国放射科QA、QC学术研讨会纪要》的标准评定甲、乙、丙级片[1]:无缺陷为甲级片,有1项缺陷为乙级片,有2~3项缺陷为丙级片。
1.4 统计学方法
采用SPSS 13.0软件,质控组与非质控组DSA照片甲级片率比较采用χ2检验,P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 DSA照片评审结果
质控组甲级片率明显高于非质控组,差异有统计学意义(χ2=18.594,P<0.05)。两组DSA照片评审结果见表1。
2.2 影响DSA照片质量的因素分析
质控组715个DSA序列中有136个非甲级片序列,有171个缺陷因素;非质控组747个DSA序列中有214个非甲级片序列,共289个缺陷因素,质控组缺陷发生率显著低于非质控组,差异有统计学意义(χ2=36.968,P<0.05)(表2)。质控组导致非甲级片的缺陷因素发生率低于非质控组,其中运动或饱和伪影、导管位置欠精确、造影剂注射参数不当及总缺陷数发生率差异有统计学意义(P<0.05)。在导致非甲级片的缺陷因素中,伪影居多(多为呼吸配合不当),其次为导管位置欠精确、造影剂注射参数设置不当,通过质控后图像质量可明显改善(图1~7)。
注:(1)质控组171/136/715表示715个DSA序列中有136个非甲级片序列,有171个缺陷因素,非质控组亦然。分项缺陷例数比非甲级片例数多,是因为丙级片1个肝动脉DSA序列可有2~3项缺陷
3 讨论
DSA作为微创、高效的诊断兼治疗手段已经得到了广大临床医师的高度认可[2],其空间分辨率高,且能整体观察血管分支[3]。而肝动脉DSA图像质量的优劣对肝癌及其他肝血管性疾病的早期诊断起重要作用[4]。因此,有必要对肝动脉DSA进行质量控制。质量控制是为保证医学影像质量和技术质量达到规定的要求,并使患者接受的X线剂量减到最低所采取的技术和活动计划体系[4]。本研究质量控制措施包括成立质控小组对设备性能、成像技术、注射参数、后处理及照相技术等环节实施技术把关和质量控制。
3.1 设备性能
DSA图像质量的优劣与机器的性能和设备参数的稳定密切相关,优质的DSA图像需要DSA机具备自动调节焦点、性能优良的X线管;高分辨率、低失真度的平板探测器;每帧图像的水平稳定度差异小于1%[5]。Wischmann等[6]研究表明,平板探测器的低剂量噪声优化技术、信号预处理和各种伪影校正对获得高质量的动态DSA影像起至关重要的作用。本机为德国Siemens AXIOM-Artis d TA大平板DSA机成像质量好,均能达到以上条件。但性能良好的DSA机,同样需要定期进行检测和校准,从而降低设备性伪影的发生率。本研究非质控组DSA序列中可见设备校准不良所致的伪影(图3)。
3.2 成像技术
肝动脉DSA摄影体位为患者仰卧后前位,双上肢置于体侧。术前与患者进行交流,使之最大限度地配合检查及治疗。训练呼吸,实验表明深吸气后呼半口气再屏气,正常成年人可屏气30s左右,而且屏气末膈肌运动幅度较小,是肝动脉DSA最理想的屏气方式[7]。少数不能配合屏气,可嘱患者用手夹住双侧鼻孔帮助屏气。本研究中运动伪影在非甲级片缺陷因素发生率最高,因此减少和消除运动性伪影是DSA质量控制的关键[8]。而造成运动伪影的主要原因是呼吸配合不当,其次是胃肠蠕动和造影剂的刺激[9],足见呼吸训练在肝动脉DSA质量控制中的重要性。采集前对位直接影响诊断信息的捕捉,诊断区未包全主要原因有焦点、兴趣区及探测器距离关系偏差、呼吸配合不好和采集时机把握有误。对好位后应进行饱和伪影的控制,从而减少整个照射野的密度差异。肝动脉DSA选择的采集序列为Abdomen、脉冲减影,采像帧率为6~3f/s。
3.3 注射参数
肝动脉内造影剂充盈与否决定肝动脉影像质量的优劣[10],因此应选择合适的造影剂注射参数,从而有效控制因注射参数设置不当造成的非甲级片例数。本研究中此类缺陷排第3位。而在设置注射参数前,须尽量确认导管头的位置。本研究中,导管位置欠精确所致非甲级片缺陷因素的主要原因有导管过度超选,病灶供血动脉未完全显示;导管先端触及血管壁致血管痉挛或造影剂充盈欠佳。决定肝动脉显影优劣的因素中,导管端部在兴趣区血管的位置非常重要[11]。超选择血管造影可提高诊断率[12],在其他条件不变的情况下,导管先端至兴趣区距离越近则成像质量越好[13]。因此,应根据病变性质和诊断目的选择不同的注射参数。肝动脉粗大,血管床丰富的病灶(如肝癌)采取较高速度进行冲击灌注。血管瘤肝动脉较细,宜设置低速度长时间持续灌注。慢性肝病肝硬化、转移性肿瘤和性质不明的病灶亦采取长时间充分灌注。李家开等[14]也主张以缓慢的注射速度(1.0~2.0ml/s)、较长的注射时间(10s以上)行靶血管造影,可使肝内小病灶得到充分显示。
3.4 图像后处理及照相技术
提高肝动脉DSA图像质量的后处理措施有:(1)窗口技术,选择合适的窗宽窗位对观察小病灶有较大价值,也是针对非甲级片采取的重要补救措施。(2)利用更换蒙片、像素移位等方法来控制运动伪影。(3)边缘增强,可使有价值的诊断信息更加突出。对肝动脉DSA图像进行充分的后处理后,及时对图像信息进行照相以打印成胶片,照相信息的选择至关重要。肝脏DSA应充分展示一幅丰满的从动脉期到实质期的完整图像,包括造影剂灌注区动脉分支相、胆囊动脉相、病灶营养血管相、病灶充分染色相、实质轮廓相、测量相、靶血管超选DSA相、栓塞后DSA相、碘油存积相等重要时相。本研究中照相信息捕捉不全所致非甲级片是因为照相时捕捉的时相未完全反映该病例的诊断信息和治疗过程。
图像安全控制技术 篇8
密码技术是通过特殊的编码将要传递 (保护) 的秘密信息转变成密文的形式, 对第三者 (未授权用户) 隐藏其信息的内容, 使信息具有安全性。信息隐藏则是利用第三者视觉 (或听觉) 上的不可感知性, 隐藏了秘密信息的存在事实。从信息安全的角度来看, 对秘密信息存在事实的隐藏有助于降低秘密信息被破解的概率[1]。由于信息隐藏技术具有隐蔽特性, 因而, 采用信息隐藏技术的隐蔽通信的研究也越来越受到关注。如何构造一个安全的隐蔽通信系统是这方面研究的重点内容, 本文讨论了在图像中隐藏秘密信息进行安全的隐蔽通信所须解决的相关问题。
1图像隐蔽通信安全性的相关问题
采用图像信息隐藏技术的隐蔽通信的安全性, 包括两大类, 下面给出图像隐蔽通信的安全性定义[2]。
定义1 (S1 安全性) :是指攻击者没有足够的信息证明经过传输信道的通信信息中隐藏有秘密信息。
定义2 (S2 安全性) :是指通信信息受到主动攻击的情况下仍然能够正确接收到秘密信息。
S1安全性要求隐蔽通信满足不可检测性, 否则, 隐蔽通信失去隐蔽特性。因此, 它是所有安全的隐蔽通信方案的前提条件。
S2安全性要求通信信息被攻击者修改变为的情况下, 正确接收。该问题等价于通信的差错控制问题, 即S2安全性问题可用通信的差错控制相应的方法解决。差错控制有两种解决方案:一是ARQ (自动请求重发) , 它是具有反馈的差错控制;二是差错控制编码, 即用冗余纠错码进行差错控制, 因而不需要反馈。本文介绍用ARQ差错控制技术解决图像隐蔽通信S2安全性问题。 ARQ差错控制技术涉及两大理论问题:一是差错检测和差错检测编码;二是差错控制协议。由于图像隐蔽通信是基于通信内容的差错控制, 它的差错检测和差错检测编码与传统通信的差错控制技术是不同的, 差错控制协议没有本质的不同。因而, 在下面的论述中, 本文只给出了图像隐蔽通信的差错检测和差错检测编码。
基于ARQ技术的差错控制的前提是传输错误概率很小, 不然这种方案的效率很低。因而, 我们给出的图像隐蔽通信方案也是有其相同的限制, 适用于互连网等通信量较大的公共信道进行隐蔽通信的应用环境[3]。
2图像隐蔽通信的差错检测
图像隐蔽通信的差错检测基础是香农信息熵和广义信息熵, 如下所述:
香农信息熵
用集合A表示图像的像素集合, 用集合B表示隐蔽通信的符号集合, 有A到B的广义映射[4]:
设W表示以xi为中心的相关区域, 映射函数yj=f (xi) 为:原象xi取恢度值yj或原象为满足
这些子集构成A的一个覆盖。
广义信息熵
P (yi) , j∈B为图像恢度值的概率分布函数。
设掩盖图像为C, 隐藏秘密信息S后图像为X, 经过信道传输后图像为Y。图像隐蔽通信满足S1安全性的条件简单描述:
如果图像隐蔽通信满足S1安全性, 则, 隐藏秘密信息前后图像的信息熵必须是相等的[5,6], 即
H (C) =H (X) ;
本文给出的图像隐蔽通信的差错检测准则是在如下的假设条件下得出的:
(1) 图像隐蔽通信方案遵循算法公开准则;
(2) 攻击者无法获得信息隐藏密钥和掩盖图像C, 在此条件下, 攻击者无法获得秘密信息S的完整信息。
这两个假设是信息隐藏理论的公理, 假设 (2) 是信息隐藏理论成立的前提条件。
定义1:φ (x, y) 为图像y相对图像x的差错判别函数, φ (x, y) =1, 判定图像x传输出错;φ (x, y) =0, 图像传输正常。
准则1:如果H (C) ≠H (Y) , 则φ (C, Y) =1。
如果两个图像香农信息熵相等, 则两者的概率分布也是相等的, 隐藏秘密信息后发生变化的像素必然都构成互换对。准则1给出的条件是H (C) ≠H (Y) , 图像γ中至少有一个被修改的像素不能和其他像素构成符合要求的互换对。因此, φ (C, Y) =1。
如果出现准则1所给的情况, 我们能够判断出图像X受到攻击且攻击者没有S1安全性方面的知识, 攻击者选择的是随机性的攻击。如果攻击者知道S1安全性方面的知识, 即攻击者选择修改互换对攻击, 我们也必须给出相应的判定准则。
准则2:如果
图像中, 不是所有的互换对都满足S1安全性, 另外, 互换对还要满足不可感知性。即, 互换对 (xi, yj) 必须满足
还存在一种攻击的可能性, 就是攻击者修改图像X的互换对均属于集合EXC, 这种情况的判定准则如下。
定义2:隐藏秘密信息对应的互换对序列为C0, C1, ......, 称Ci-1, Ci, i=1, 2, ......, n-1为邻接互换对。
准则3:如果
由准则3所给条件之一
上述的前两个准则直接与信息熵有关, 我们通过信息熵的计算和比较就能够检测出差错。对于准则3所给的情况, 除与信息熵有关系外, 还与隐藏秘密信息S对应的互换对序列有关系。 图像隐蔽通信的接收者并不知道隐藏的秘密信息S, 如何进行编码能检测出对应的攻击是本文接下来要解决的重要问题之一。
3图像隐蔽通信方案
3.1图像隐蔽通信模型
图像隐蔽通信是通过某种方法将秘密信息隐藏到掩盖图像中, 掩盖图像起到掩盖秘密信息存在的作用。由于攻击者不知道传输的图像是否存在秘密信息, 只能通过猜测或统计的方法进行判断, 因而, 这种通信方式有较好的隐密特性。如果使我们前述的假设条件 (2) 成立, 隐蔽通信除了具有隐密特性外, 秘密信息一般不直接隐藏到掩盖图像中, 而是通过密钥映射 (或运算) 后, 再隐藏到掩盖图像中。密钥映射的作用使隐蔽通信的隐密特性进一步加强。一般意义上, 信息隐藏编码可表示为X=fK (C, S) 。解码是逆过程, 可表示为S=gK (fK (C, S) , C) , 一般解码器解码需要掩盖图像, 本文给出的隐蔽通信模型也有这一要求。图像隐蔽通信模型如图1所示。
图1所示的图像隐蔽通信模型中, S是m位二进制的秘密信息, K是密钥向量, C是掩盖图像, X是编码器的输出, 可能是C, 也可能是含密图像。Y是X经过公共信道传输后的图像, 即接收者接收到的图像。C, X, Y是长度为n的向量。该模型需要满足如下基本约束条件:
(1) 隐蔽通信的编码器用秘密信息S和密钥K确定一种映射, 在互换对集合EXC中选择对应的互换对对掩盖图像C中的相应像素进行位置互换, 这种映射不应存在歧义, 即映射是一对一的映射。
因而, H (X|CSK) =0。信息熵反映了信息的不确定性, 上面的熵等于0, 则, X在已知C, S, K的情况下是唯一确定的, 不存在歧义。
掩盖图像D中, 隐藏秘密信息S要求满足S1安全性。因此, H (C) =H (X) ;
设所有的掩盖图像构成集合记为
m=⎣log2min
Δ是一正整数,
(2) H (E|CX) =0, E是二值随机变量, 其值为0, Eve判断X不含密, 否则, 判断为含密。Eve已知C, X的情况下, 可以准确检测出X是否隐藏秘密信息。因而, 该模型要求Eve不能获得掩盖图像C。这是假设进行被动攻击, 如果Eve进行主动攻击, Eve知道掩盖图像C, 就可以用C替换X, 去掉所有隐藏的秘密信息。
(3) 解码器已知C, K, 要求解码器具有差错检测能力。除了我们上边给出的假设条件 (2) , 攻击者Eve发动主动攻击对图像X任意像素所做的修改应在视觉不可感知所允许的范围, 即
解码器首先要检测接收的图像Y是否出现差错。要求解码器能够检测差错, 等价于能够构造差错判定函数φ (C, Y) 。用差错判定函数φ (C, Y) 解码器能够检测出图像X是否受到主动攻击。如果受到主动攻击, 则解码器不进行解码, 而向发送者发送重发请求;否则, 解码器用C, K, Y解出秘密信息S。因而, H (S|CKY) =0。
3.2图像隐蔽通信编码
图像隐蔽通信的编码技术关键问题是如何用S, K从互换对集合EXC中选择对应的互换对并对C的相应像素进行互换, 要求隐蔽通信的编码具有差错检测能力。密钥K应满足两个约束条件:一是密钥集合应该足够大, 即密钥K的选择应有一定的复杂性;二是密钥K独立于具体的秘密信息S和互换对集合EXC。具体的秘密信息的长度是可变的, 密钥K不具有独立性, 则, 会随着S的长度变化而变化。具体的互换对集合EXC长度也是变化的。
为了在互换对集合EXC中选择互换对, 我们对EXC中的互换对建立自然数索引, 因而, 索引值与互换对建立一对一的映射, 我们给出相应的定义。
定义3:设I为集合EXC的互换对exc的索引值, exc=f (I) , 称f (I) 为I到exc映射函数。
由模型的基本约束条件 (1) , 允许隐藏m位二进制的秘密信息。不足m位的秘密信息将高位补0, 多于m位的秘密信息分多次隐藏, 这样, 隐藏的秘密信息均是m位的二进制信息。
将m位的二进制秘密信息对应的值Sm直接作为互换对的索引值I, 我们得到Sm到I的自反关系的一对一映射。还存在其他的Sm到I的一对一映射。求解Sm到I的所有一对一映射等价于将I重新排列, 求解出所有的排列。因m位的二进制秘密信息共有取值 (2m) , 故, 总共有 (2m) !个一对一映射。我们可以用Sm到I的一对一映射关系作为密钥。由于, 映射的原象是有限的自然数集合, 向量是自然数索引的有序序列, 所以, 原象由小到大排列, 对应象的序列构成一向量。我们用该向量作为密钥K, 所有的密钥K构成密钥集合
定义4:设Sm为m位的二进制信息对应的值, I=gk (Sm) , 称gk (Sm) 为密要为K的Sm到I映射函数。
定义5:设exc为集合EXC的互换对, 称ex (C, exc) 为用互换对exc对图像进行像素变换函数。
图像隐蔽通信编码可用如下公式表示:
X=ex (C, f (gk (Sm) ) )
这样, 隐藏m位的二进制秘密信息对应于对掩盖图像C进行一次像素的互换。但, 这样的编码差错检测能力较差, 如果互换的像素被攻击者修改, 会出现无法判断出来的情况。
对上述编码改进, 我们采用如下方法:除进行与秘密信息对应的互换外, 再进行m-1次互换, 这m-1个互换对索引值按如下方法确定:
Ij=I-RSj (S) , RSj (S) = (sn+jsn+j-1......sn+1) , j=1, 2, ......, m-1
RSj (S) 由二进制秘密信息左移j位产生。由于S的高位出现连续的0, 左移会产生相同的值。为避免这种情况发生, 引入一位引导位, 放在最高位, 隐藏的m位二进制信息变为一位引导位加上m-1位的秘密信息, 记为
我们最终确定的图像隐蔽通信编码为
3.3图像隐蔽通信解码
解码器判断接收的图像Y是否出现差错, 即是否受到攻击。如果图像Y出错, 则, 发送重发请求, 发送方重发图像X, 直到接收的图像Y无差错。图像Y没有出错, 解码器使用C, K对图像Y解码。
定义6:隐蔽通信编码中, 称
定理:设隐蔽通信满足假设条件2) , 则, 对于上述隐蔽通信编码, 能够构造差错判定函数φ (C, Y) 。
证明:①如果H (C) ≠H (Y) , 则, 图像Y中至少存在一个没有按互换方式被修改的像素, 因而, X≠Y。
②如果
③如果
如果, |EXC′|≠m, 则X≠Y。否则, 如果图像X被修改, 一种情况图像Y的主互换对
由①, ②, ③, 构造差错判定函数φ (C, Y) 如下:
综上, 定理成立 [证毕]。
由φ (C, Y) , 能够判断出图像X是否受到攻击。如果传输正常, 解码器按如下公式解出:
如果出现差错, 需要重发图像X。为了提高效率, 差错控制以数据包为单位重发。将图像X按行展开成一维向量进行传输, 由于互换对对应的像素需要发, 发送方以数据包长度为单位计算像素所在的数据块, 只重发相应的数据块。这等同于数据包传输的差错控制, 因而, 采用ARQ技术能有效且安全的进行隐蔽通信。
4结束语
由于信息隐藏技术具有隐蔽特性, 因而, 采用信息隐藏技术进行隐蔽通信有着广泛的应用前景。解决隐蔽通信系统的安全问题又是基于信息隐藏技术的隐蔽通信应用的前提。本文从通信的差错控制原理出发, 讨论了安全的图像隐蔽通信的差错检测准则、模型、信息隐藏编码、解码, 给出了编码的可差错检测性证明。
在图像隐蔽通信模型约束条件中, 本文给出了掩盖图像C中允许隐藏m位秘密信息, 为了使隐藏信息编码具有差错检测能力, 引入m-1次的冗余互换。在假设条件2) 的约束下, 本文证明了这样的编码能够构造出差错判定函数φ (C, Y) , 从而, 解决了ARQ差错控制技术的差错检测问题。本文所给出的方案对图像隐蔽通信的应用研究有一定的指导价值。最少引入多少次的冗余互换保证隐蔽通信编码可差错检测, 还需要进一步的研究。
摘要：基于信息隐藏技术的图像隐蔽通信, 需要解决隐藏信息不可检测和主动攻击条件下的通信可靠性两个问题。本文用广义信息熵来表示图像信息, 给出了隐藏信息不可检测的条件。采用差错控制的ARQ技术解决主动攻击条件下的可靠通信问题, 给出了ARQ技术所须解决的差错检测和检测编码, 证明了给出的编码具有差错检测能力。本文所给出的方案适用于通信量较大的公共信道中进行图像隐蔽通信, 在m位隐藏信息不全部出错的前提下, 能保证可靠的隐蔽通信。
关键词：图像隐蔽通信,信息隐藏,主动攻击,差错控制,ARQ技术
参考文献
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图像安全控制技术 篇9
摘要：本文围绕电气工程施工安全质量的研究展开探讨，从施工准备，施工阶段以及施工后三个方面对不同电气工程施工阶段中经常出现的问题进行了深入的分析，在此基础上提出具体的提高电气工程技术中的安全质量控制的有效对策。
关键词：电气工程；质量控制；安全管理
0、引言
电气工程作为房屋建筑工程若干单项工程种至关重要的一项，其施工质量不仅会整个工程的质量，还会影响到未来住户的安全使用，随着电气时代的来临，对电气工程施工的质量也提出了更高的标准和要求，就电气工程的内容和环节来说，其具有复杂性，既涉及到材料与设备，施工秩序、人员素质；又涉及到如电线铺设、吊顶层内配管，接地防雷、导线穿管、包扎与连接，配电箱体和接线盒预埋等技术性的细节，在整个电气工程施工过程中经常会出现很多的问题，根据这些问题制定相应的预防措施，做好安全管理和质量控制是电气工程理中的重中之重。
图1 电气工程安全质量控制体系
1、电气工程施工中的常见问题
设备和材料直接关系着施工的效率和质量，尽管很多的施工单位都意识到了安全质量控制对于整个电气工程施工过程中的重要性，但是在实际的施工中仍然不可避免的出现一系列的问题，对电气工程的安全施工造成了很多影响。
1.1设备和材料问题
首先是设备和材料的问题，施工中材料的偷工减料、以次充好是比较常见的问题，如使用的施工材料缺少必要的相关部门质量检测报告和产品合格证书；材料以次充好，金属用来代替PVC，镀锌用黑鐵来代替，管道厚薄不一，强度差参差不齐；在安装材料进入施工单位前，未事先对材料与设备进行必要的审查；采用的导线电阻率高，机械性能差，绝缘性差，熔点较低，尺寸不过关等；插座、开关的导电金属片弹性不够，接触性不佳，安全性差[1]；以上的问题都是在电气施工中普遍存在的，极大的威胁着施工质量以及安全，为确保电气工程施工的可靠和安全性，器材的安装前应该向相应的监管部门报批材料，提交使用审批表，质量合格证、检测报告及试用报告书等材料，电气设备的制造、安装及防护要符合相关的用电安全规范，以保证设备达到电气工程施工的质量要求。
1.2施工秩序混乱
电气工程施工中，工作人员的安全意识和规范操作是保证施工安全和质量过硬的重中之重，施工现场缺乏强有力的管理，进行施工时，大多数工程施工工作人员的负责的工作内容并不明确，没有划分专门的工作人员，很容易造成施工秩序混乱、无序的现象发生。如导线、插座、开关的安装，没有经过详细的计划，安装过程中混乱、错位、灯具、吊扇出现偏移，返工的情况时有发生，不仅仅增加了施工的工作量，延误工期，还影响了整体的施工质量。多数的电气工程工作人员上岗前没有进行过专业的进行岗前培训，相关的管理人员应该针对不同的施工工种具体的特点进行专业岗前安全培训，编制电气工程的安全组织措施守则和安全技术措施，进行安全技术的基础交底教育，设置安全专职负责人员，帮助施工人员良好的掌握安全用电的基本知识及相关设备的安全操作技能。对电气工程现场施工实施强有力的现场管理，可以有效的避免工程施工秩序混乱、无序的现象频繁发生。由此可见，由于电气工程是以电气自动化技术、电能、电气设备、为主体的综合性应用项目，施工任务重并且繁琐，稍有不慎，都会出现很多的安全事故，难以保证电气施工的安全和质量。
2、电气工程实施质量控制
施工的安全的保证需要进行良好的质量控制手段，按电气工程施工的3个主要时间阶段，可分别按照施工前准备和施工中控制，加强施工后加强检验来加以质量控制，三个阶段并不是独立的，其间之间有着密切的联系。
2.1施工前充分准备
对于任何的工程来说，电气设备的设计图纸是在设计前就进行反复调查研究，根据建设规范、生产工艺、建筑构造、供电方式、供电的电压等级、功率需求、用户设备需求，充分参考供电方案、线路走向、铺设方式和设备的安装等，进行周密的设置，是施工中的主要参考依据，因此施工单位在施工前仔细审阅了解电气施工图，熟悉设计要求，是非常必要的，是保证工程质量的首要前提。具体说来，土建与电气施工往往会存在交叉部分，支吊架预埋、钢预埋、电气设备预埋、暗敷线缆保护管等工作应该在全面配合交叉作业，与土建施工同步进行。预埋件则应该事先作好并做好防腐处理，电缆在桥架上敷设时，转弯处的弯曲半径的要求要进行精确估计[2]；检查并确认应急照明的供电电源和灯具型号，按照建筑防火规范中对消防电气的要求，对排烟风机、消防水泵等的线路铺设方式进行审核，仔细检查灯具的位置是否合适，如与扬声器、烟感器、等的安装位置装修留位的吻合性。在保证电气工程施工质量以及安全的基础上适当的考虑企业的经济的承
受力，尽最大可能节约成本。前提的施工准备过程中，还应该对材料的购置进行严格的把关，对购置的设备、材料，要严格按照电气工程施工质量标准的内容来进行，委派专门负责人员来对物品的合格性和质量进行严格的把控，剔除质量不过关的产品。最后，电气工程要及时与其它工程进行沟通，相互协调、相互配合，确保工程的顺利进行。
2.2施工中严格控制
在施工环节的质量控制中，电气工程应严格遵照制定好的电气工程施工的具体流程，作为电气工程施工的依据，并严格执行。在整个施工期间，无论是管理人员、设计人员还是施工人员，都必须严格按照施工规范以及设计图纸来规范自己的行为，以严谨工作态度，树立良好的安全施工的理念。保证关键性的设备如配电箱、配电设备、电力电缆、之间接触协调、顺利运行。配电箱、开关箱等应接地，分别设置动力配电、照明配电系统，避免电气故障、因动力停电而影响照明[3]。此外，施工人员的安全防护也是值得注意的方面，严格的执行《施工现场临时用电安全技术规范》，临时用电需要按照相关规范进行，执行用电系统的详细规定，合适的绝缘导线的选用应该参考施工现场用电设备负荷的大小来确定；加强漏电防护，临时用电系统的设置应采用TN—S供电系统，承接故障电流；当电气设备超过24V时，必须采取防直接接触带电体的保护措施。主体施工阶段电气管材、线盒应该进行严格的把关，若采用的是镀锌钢管，薄管不小于1.5mm，厚管不小于2.5mm；镀锌钢管镀锌层应完好，采用阻燃型的重型管。施工中的导线其额定电压应大于线路的工作电压，导线绝缘应符合线安装方式，导线的横截面可以满足供电和机械强度的相关要求。交叉的导线应该避免碰线，导线要用瓷管穿墙；电线管敷设禁止用割管器切割钢管，埋管深度不得小于20mm，不同的管内径择应该选择不同的弯管器，吊顶层内配管横平竖直，避免交叉。
在施工现场，要注意防止触电事故；戴好安全帽，高处作业人员则要系好安全带，禁止在施工现场穿拖鞋或高跟鞋；严禁施工人员在现场吸烟，严禁酒后施工尤其是高空作业；3m以上的操作需要采取必要的防护措施；高凳作业单梯只准上1人进行操作，支设角度应该以60°～70°为宜，并采取必要的防滑措施；电工在高空作业时，严禁向下抛投物料；严密注意施工现场的设备区和施工区的以及防腐、防潮、防锈、防热等，还应该注意、防机械操作和接地保护等[4]。
2.3施工后加强检验