移动图像监控

移动图像监控（精选11篇）

移动图像监控 篇1

美国合并医疗保健公司开发了一项移动新技术, 即帮助医护人员和病人用iPhone手机或iPod触摸屏来查看医学数字影像资料, 如计算机断层扫描 (CT) 、磁共振成像 (MRI) 、X射线和其它图像等。

该项移动医疗技术旨在帮助医疗机构和医生改进服务质量, 降低成本, 改善医患之间的关系。目前, 放射科的医生将进入门诊医疗图像的计算机连接到自己的实践管理或图片归档及通讯系统 (PACS系统) , 在应用的基础上通过美国苹果公司的iPhone或iPod合并移动技术, 进行移动医疗, 从而使先进的医疗影像资料在指尖上就可进行操作。

移动图像监控 篇2

勐腊海关：

我公司投资新建的磨憨国际物流中心因受地理环境限制，仓储及办公场地均建在距离磨憨囗岸约四公里的磨本村。物流中心自设计，建设之初都严格按照海关监管场所的有关要求及规范严格实施，经过多方共同努力，现已基本完成了综合楼.货场.仓库.薫蒸库.冷藏库等物流中心的主体工程, 鉴于物流中心在今后开展的国际货运物流运输过程中由于距离海关检验场地较远，不便于海关实施对监管货物实时，全面监控的实际问题，我们经过咨询.调研初步确定了两套短距离物流货运车辆实时全面监控的解决方案, 现将具体实施方案汇报如下:

一、采用软硬件技术相对成熟的GPS车辆追踪定位监控糸统: 普洱市圣码科技有限公司提供的GPS全球卫星定位车辆安防系统，结合了GPS全球卫星定位系统、GIS地理信息系统，GSM/GPRS全球移动通信系统，计算机网络技术，实现防盗、防劫、反盗、反劫、导航、定位、监控、商务信息服务等功能。

1、全天候全球卫星定位

车载设备内置GPS接收机，可全天侯实时计算本车运动状态信息，主要为：车辆位置（精确到10米）、运行速度（精确到1公里/小时）、运动方向（精确到1度）及时间信息（精确到1秒）；

2、车载设备定位控制

车载设备安装后，便进入24小时开启，以便中心管理员进行统一控制、调度；

定位功能：命令车载单元单次报位；

呼叫功能：命令车载单元按照指定时间间隔自动报位；

3、信息查询

中心控制系统具备丰富的、全面的数据信息，可应客户要求，确认客户识别码后提供下列服务：

车辆信息查询：提供车辆的相关信息查询，例如车辆位置及运动状态、车牌号、车型、驾驶员名称、所属单位及通讯联系方式等；

地理信息查询：提供地图信息、位置标定、道路检索、信息查询，例如沿途主要建筑物、加油站、酒店、火车站、飞机场、公安局、居民区等；

4、车区域报警

控制中心可根据客户需求预设车辆行驶区域，当发现车辆离开行驶区域时，系统自动报警；

5、历史数据记录、分析、回放（选配）

系统自动记录各车辆的运行轨迹、请求服务的次数及具体时间、紧急报警的次数及具体时间、失窃报警的次数及具体时间，根据所保存的历史数据，可在电子地图上回放

所选车辆的实际行车过程，也可在电子地图上快速再现所选车辆的行车路线轨迹及时间，为事后处理路上事故、被盗被抢等事件提供有力证据。

6、看车服务

当按下看车键后，如车辆位置有变动，车载终端立即发出报警信息

7、超速报警

当车辆超过警戒设定的速度时，则中心发出报警信号。

8、分级管理

本系统服务平台可自建，可租用，同时可实现分级管理功能，如在勐腊建立一个监控中心，可在磨憨、关累、等多个地方建立分监控中心，实现分级管理。

9、安装方式

外置安装, 车载终端自带高容量鋰电池和強力吸附磁铁, 不需拆动和改变被监控车辆电路,方便灵活。

10、设备配置

车载GPS终端20套,GPS车辆追踪定位控制软件一套, 监控电脑一台, 总投资约10万元。

GPS车辆追踪定位监控系统拓扑图

二、釆用中国电信3G网络监控系统

无线视频监控系统基于最先进的视频采集与无线通信技术构建，由前端电子设备和中心软件两大部分组成，借助CDMA、3G、WiFi等无线通信网络，可在电脑及手持终端上对各类移动、活动目标进行实时远程监控。

其中，中心软件由运行于信息中心服务器的后台服务，以及运行于PC终端或移动终端上的客户端软件组成，为各级用户提供对设备、账号等基础数据的管理，以及在监控终端上实现实时视频监控与录像下载、回放功能。无线网络视频监控系统是无线网络技术应用最多的领域之一。无线网络视频监控系统主要用于对重要区域或远程地点的监视和控制，视频监控系统将被监控点实时采集的视频文件，GPS数据及时地传输给监控中心，实时动态地报告被监测点的情况，及时发现问题并进行处理。

采用无线网络视频监控解决方案，无需铺设网络电缆，可迅速方便地在各种需要的地方布署数字摄像设备，建立新的视频监控系统或对现有的视频监控系统进行扩展，具有很强的灵活性和可扩充性。采用宽带无线接入设备，可以将多个被监测点与中央控制中心连接起来，且搭建迅速，可以在最短的时间内迅速建立起无线链路。现场监控点安装的摄像机所摄录的实时和高分辨率的视频图像通过宽带无线接入设备进行传输,并可以完成对远程监控点的实时控制。设备配置：

车载式DVR双路音視频服务器20套，吸顶式车载摄像机40套，高灵敏防水防震拾音器20只，话筒20只，7英寸车载液晶显示屏（带喇叭）20台，24伏转12伏电源转换器20套，服务器平台租金每年2.85万元, 监控电脑1套,总投资约60万元。

无线网络视频监控系统拓扑图

结合上述短距离监管车辆监控方案的实施, 我们还准备抽调3名专职安全监督员, 配备对讲通信设备, 手提电脑等专业器材, 积极配合海关监管部门对监管车辆实施由磨憨国际物流中心至口岸海关査验场地的全程押车监控

磨憨金孔雀交通运输有限责任公司

移动图像监控 篇3

视频监控已广泛应用到地面交通、金融机构、政府大楼、城市商业中心等，在平安城市、数字城市及和谐社会的建设中扮演着越来越重要的角色。伴随视频监控系统的推广和普及，视频监控技术本身得到了迅速提升，很快走过了模拟时代、半数字时代，进入了今天的全数字时代。那么，下一步视频监控技术会如何发展？

在日前举行的“第六届中国数字城市建设技术研讨会暨设备博览会”上，华为对外发布了其eSpace智能视频监控解决方案，从中我们可以很清楚地看出视频监控技术的一些发展趋势，那就是智能化、高清化和移动化。

传统的视频监控需要安保人员从中央监控室的监视器幕墙上监视某栋大楼或某个区域的安全状况，在监控范围不断扩大之后，这种完全靠“人眼”来判断进而进行处理越来越不现实，人们开始寻求智能化的监控系统，即通过计算机技术进行自动识别和综合判断分析，从而实现无需人为干预就能自动发现异常、发出报警甚至完成相应的处理。而高清化（视频显示标准不断提高）和移动化（尤其是3G无线远程监控）则解决了视频内容不清楚以及基础设施不足的问题，以提高视频监控系统的普及和应用范围。

“华为eSpace 智能视频监控解决方案就是以移动、智能、高清为核心理念，它依托了我们在网络、存储和安全等技术方面的多年积淀，也反映了我们对未来视频监控技术及其用户需求发展的把握。”华为企业业务BG统一通信与产品协作产品线总裁陈奕泉在eSpace智能视频监控解决方案发布会上表示。

移动设备安全使用全监控 篇4

监控本地状态

当在本地计算机中插拔移动设备时, Windows系统会在后台自动监控并记忆它的状态信息。借助外力工具USBDeview, 能十分轻松地将系统监控到的内容读取出来。

开启USBDeview工具的运行状态, 打开如图1所示的程序界面, 从中能看到所有移动设备的插拔记录, 包括历史的和当前的插拔信息, 每条记录中显示的内容包括移动设备的类型、名称、描述信息、占用的端口编号、插拔状态、移除情况、最近一次插拔时间、使用的设备盘符、设备的连接时间等等。

在长时间工作后, 显示在USBDeview程序界面中的移动设备项目会越来越多, 这会影响用户查看监控记录的效果。所以, 对于那些不需要监控记录的移动设备, 我们可以先从设备列表界面中将其选中, 再逐一点击主界面中的“File”、“Uninstall Selected Items”命令, 就能将选中的移动设备监控记录删除掉。

当然, 我们也可以将本地移动设备插拔状态的监控记录导出成文件, 以便于日后查询。在进行该操作时, 先从设备列表界面中选择特定监控记录, 打开它的右键菜单, 点击“Html Report Selected Items”命令, 这样就能将选中的移动设备插拔状态导出成HTML格式的文件了。如果要将所有移动设备的插拔状态导出成HTML文件时, 只要执行快捷菜单中的“Html Report All Items”命令即可。

值得注意的是, 在特定场合下, 我们有时需要将移动设备的插拔状态记录从计算机系统中抹除掉, 以防止用户操作隐私的外泄。要做到这一点, 其实很简单, 只要下载安装360安全卫士工具, 点击主程序界面中的“电脑清理”工具栏按钮, 切换到清理痕迹操作面板中, 选中“USB设备使用痕迹”选项 (如图2所示) , 再逐一按下“开始扫描”按钮和“立即清理”按钮, 就能快速抹除干净移动设备的插拔状态记录了。

监控远程状态

在实际工作中, 我们常常要监控局域网其他计算机中的移动设备插拔状态, 这该如何实现呢?使用USB Copy Notify!这款外力工具, 我们就能十分方便地远程监控局域网中移动设备的插拔状态, 一旦发现有非法插拔现象时, 还能对其进行及时拦截。

从网上下载获得USB Copy Notify!工具的安装程序包后, 发现其包含两个部分, 一部分是客户端程序, 一部分是服务端程序。其中服务端程序主要是用来接受终端计算机移动设备的监控记录, 并生成日志文件以方便随时调用。客户端程序主要是用来监控插入到终端计算机中的移动设备状态信息, 并对可疑设备进行放行或拦截操作, 同时将监控结果反馈给服务端程序。

在本地计算机中下载安装USB Copy Notify!工具时, 必须从“Choose Components”向导对话框中选中“USB Copy Notify!Server”选项 (如图3所示) , 之后使用默认设置完成剩余安装操作。同样地, 在局域网需要被监控的普通计算机中安装USB Copy Notify!工具时, 一定要在“Choose Components”向导对话框中, 选中“USB Copy Notify!Client”选项, 才能保证远程监控操作获得成功。

为了保证远程监控的智能效果, 客户端程序在被安装成功后, 能在系统后台生成“USB Copy Notify Client Service”服务, 以实现跟随Windows系统启动而自动运行目的。开启客户端程序的运行状态后, 先进入其配置界面, 在“IP Address”位置处输入服务器端计算机的IP地址, 当然也能在“Machine Name”位置处直接输入服务器端计算机的名称, 如果在这里输入“Localhost”名称 (如图4所示) , 那就意味着服务器端程序和客户端程序安装在相同的计算机中, 那么USB Copy Notify!工具监控的将是本地移动设备状态。在“Block USB”设置项处, 选中“Unblock USB Drive”选项, 表示对移动设备的插拔操作进行放行, 选中“Block USB Drive”选项, 表示对移动设备的插拔操作进行拦截。

USB Copy Notify!工具能对移动设备的各种操作状态进行自动监控, 各种监控动作都会列写在“Select Alert”列表中 (如图5所示) , 具体的有移动设备的移除、移动设备的插入、移动设备的拦截, 还有在移动设备上修改文件、更名文件、删除文件、添加文件, 甚至还有关机、进入节电模式、启动结束USB Copy Notify!程序等。我们可以依照实际情况, 在“Select Alert”列表中勾选合适的监控项目, 同时在“Path of execute to be run”位置处按下“Browse”按钮, 弹出文件选择对话框, 选中并导入合适的应用程序, 日后一旦USB Copy Notify!工具监控移动设备的特定动作时, 就能自动运行指定的应用程序, 实现智能报警目的。

为了能够正确接受到来自客户端程序的监控结果, 我们还需要对服务器端程序进行合适的配置操作。当服务器端的USB Copy Notify!工具启动运行后, 会在系统托盘区域处生成该程序的快捷图标, 用鼠标右键点击该快捷图标, 单击快捷菜单中的“Settings”命令, 进入服务器端程序配置对话框。选中“Send Mail”选项 (如图6所示) , 强制服务器端程序在接受到来自客户端的监控结果后, 将监控结果发送到特定的电子信箱中。在“Mail To”位置处设置好收件人的地址, 在“Mail From”位置处设置好发件人地址, 在“SMTP Server”位置处输入本地邮件服务器的IP地址, 倘若邮件服务器需要进行安全认证时, 不妨同时选中“Require Authentication”选项, 再正确输入好登录邮件服务器的账号和密码就OK了。在缺省状态下, 当服务器端程序接受到来自客户端的移动设备监控结果时, 系统托盘区域处会出现相关提示信息, 要是选中“Disable Balloon Message”选项, 能将报警提示功能关闭掉。如果选中“Enable Log”选项, 将开启日志保存功能, 来自动存储客户端程序发送过来的移动设备监控结果, 按浏览按钮定义好日志文件的存储路径。

按下“Apply filters”按钮, 切换到过滤设置对话框 (如图7所示) , 在这里可以对移动设备的监控结果进行按需过滤, 包括之前介绍的所有移动设备操作类型, 在不同类型的“Log”位置处, 可以选择是否要对特定监控类型进行追踪记录, 在“Email”位置处可以选择是否要对管理人员发送报警邮件, 在“Balloon”位置处可以决定是否要关闭信息提示功能, 完成所有设置后, 按“Save”按钮返回。

移动图像监控 篇5

2013年11月，华平信息技术股份有限公司的AVCON移动终端视频监控指挥通讯软件在我单位开始使用。

该产品实现了对现有图像综合平台的全面整合，能覆盖市场上主流的移动操作系统，达到主流移动系统的互联互通；还能针对目前移动设备CPU解码能力较弱、监控前端设备多样性、解码复杂性的问题，轻松地接入系统中原有主流监控前端设备，并能够达到单台3GM网关可将36路704×576 30fps的标清图像，或9路1920×1080P 30fps的高清图像，合成一路高达1280×720P 30fps的高清图像。

本单位使用安装了AVCON移动终端视频监控指挥通讯软件的手机、PAD和专业单兵设备。实现以下几点：

1、移动视频指挥调度的应用，在应对突发事件的应用中及时将现场情况的视频上传至给指挥中心。指挥中心即可第一时间了解现场情况并做出应对安排。

2、在应对突发事件的应用中可及时与指挥中心进行沟通对话，指挥中心亦可第一时间将应对方案与现场沟通。

3、指挥中心可以对现场远程巡查和针对一线人员的指挥调度。

最近我们对该产品进行了验收,各项指标均符合要求。

广西壮族自治区武警柳州市消防支队

移动图像监控 篇6

不断增加的消费需求，极大促进了新鲜肉生产量的增加。产品价格的压力也促使生产者必须提高生产率和自动化程度，采取新的技术进行产品品质的检测，也就是说必须采用新的技术方法进行产品卫生程度和品质的鉴定，才能够匹配肉制品加工业的迅速发展。目前，欧盟规定鲜肉生产线上必须有兽医对每一个畜体进行病理特征的外观检测，然而对肉品的微生物状况，只是在宰后进行随机的分析，或者是针对疑似病理的畜体进行分析，因为微生物的检测，不仅成本较高，而且会耗用大量的时间。基于此，德国科学家采用拉曼光谱技术，开发了可移动的无损检测装置，并在鲜肉生产的全生产链中进行可行性分析。猪肉和羊肉屠宰后在5 ℃保存20 d，然后应用荧光光谱仪进行检测，同时，针对微生物对荧光信号的影响，采用不同的实验进行评估。结果表明：NADH和不同卟啉的荧光与不同微生物的生长有关联，猪肉的卟啉荧光在宰后9 d开始增加，而羊肉的卟啉荧光在宰后2 d开始增加。在前期实验结果的基础上，德国科学家研发了可移动的荧光检测系统，并运用实验室分析仪器进行了验证实验。其样品的校正函数显示均方根误差为1 156.97，平均绝对百分比误差为12.59%，针对羊肉样品检测时，两个值分别为470.81和15.55%。也就是说，其开发的无损检测系统可以用来进行鲜肉微生物安全的监测。（预发表于2016年5月Meat Science）endprint

手机移动监控技术的应用探析 篇7

随着现代经济的快速发展人们对视频监控需求大幅提高, 手机移动监控会以独具一格的优势, 成为视频监控系统需求市场上的新贵, 让众多消费者的喜爱。但由于各行业领域需求不同, 它还将需要一个不断开发大步前进的一个局面。目前, 视频监控技术在很多行业市场都有一定的应用, 如工业、交通、银行、零售等行业, 但规模不是很大。所以说, 手机移动视频监控的潜在市场还没有得到最大量的挖掘, 其原因在于技术, 成本和实用性。

现如今3G网络的到来, 也伴随着手机视频监控技术的到来, 我们将看到民用监控领域的一次重大突破。随着科学技术的不断发展, 网络宽带限制也将被突破, 3G手机视频监控的视频效果越来越清晰, 让更多的用户随时随地的查看远程监控视频的图像的需求, 另外手机是大多数人都具有的终端机器, 使很多客户端用户不需要另加投资, 大大节约了用户成本。还有, 它与PC配套设备相比价格相对较低, 具有很好的成本优势, 且实用性更强、普遍性更高。安全方面, 手机号码与手机设备对应的序列号相绑定, 使每个客户端用户身份相对唯一性, 更利于用户管理。利用手机终端不仅可以视频浏览还可以把视频进行处理, 把有价值的信息向使用者提出警示, 帮助他们更有效精准的管理监控目标。具体操作是手机视频把采集到的实时图像发送至平台进行存储、对比, 后再通过智能化的识别软件对影像进行分析处理, 把有价值的信息转换成数据发送给用户, 从而打破传统的视频监控人员对视频图像的复杂管理, 让图像管理员更准确的确定目标图像, 使复杂的工作简单化, 从而达到安全掌控信息的目的。因此, 手机视频监控是一种非常好的远程设备监控链接。其应用方面如下。

1 视频终端采集

手机作为一种万能终端机, 其技术已经相当成熟, 手机的高清摄像功能更能满足大多数客户的需求。将手机号码分配到设定的ID接入, 把高质量摄像头或较强视频摄像功能的手机采集到的视频接入平台后, 就好比IP摄像机功能一样的前端视频采集器。然后把采集到的图像利用3G网络实时实地传输到视频转发服务器进行转发, 在可由无限数据传入指定的电视墙、监控仪器、使视频浏览客户端的手机随时随地的进行查看。

2 视频图像浏览

基于中国电信cdma2000EV-DORev A网络单载频下行链路峰值已达3.1Mbit/s, 同比于高带宽拥有较高质量分辨率和帧率, 让移动视频浏览服务与无线实时视频上传功能已成为现实。目前, 国内很多使用的中国电信无线全球眼手机视频浏览产品的标准视频编码格式为H.264baselineprofilelevel-1.2 (QVGA:320×240@20) , 已让用户较高清晰度的手机视频浏览功能得到满足。

3 手机视频安防监控

3G网络的智能化手机监控是一种综合系统, 在手机视频监控基础上增加多种报警系统和远程家居设备控制的安防系统。在各房间或办公室安装摄像设备后, 用户可通过手机随时随地查看监控图像, 也能够授权给亲朋好友, 使他们可观看监控视频图像的权利。家居的报警系统, 家庭内可安装门磁、窗磁、红外、烟雾、煤气等多种传感器。当门窗遭损坏、生人闯入、室内起火、煤气泄漏等传感器则马上通过平台发送警报给住户手机或亲朋好友 (警报可为语音、即时短信等) , 住户能够第一时间了解报警信息, 并可通过视频浏览功能观看摄像设备采集的实时图像。可以用手机查看商铺、办公室情况。也可以通过手机或电脑查看家中宠物、小孩和老人的情况。智能安防报警发生异常情况时, 系统自动向您手机发送。总之, 移动视频监控可以通过手机随时随地实现远程监控, 一切尽在掌握。无论身在何处, 都能轻松管理!

过去建设的安防监控系统主要是为了防护安全, 但现在人们更看重的是使用过程中的管理方面。把手机视频监控与远程设备控制监控相连接, 在金融银行业解决银行管理中的很多问题, 表面看是图像的拍摄, 实际上最终目的是实现对人脸的识别, 还原真实的现场, 达到真正管理的目的。对银行系统在营业点上视频监控, 一方面是为了保障银行出纳安全, 另一方面也可以记录营业人员的金融操作过程, 以便在产生金融纠纷出现任何问题时, 可以通过视频监控图像追踪并确认是哪个环节出了错误。对于ATM取款机应用, 视频监控不仅可以知道取款人的身份以外, 还能根据取款时间提供视频图像保护账户安全, 同时可以保护好昂贵的取款机设备, 在遭受到人为的破坏时可以及时进行调查追踪。人脸遮挡识别、特殊动作识别功能 (跟踪尾随、偷窃信息等) 都能够在ATM取款机上进行全面推广。

在其他领域应用, 如平安社区, 不仅仅可以监控车辆人员的进出, 还能为公安破案提供图像信息成为破案的依据, 同时用于政府指挥抗洪抢险、救难救灾, 环保部门的环境监测、污染侦查的业务应用;教育方面, 校园安全防患的视频监控, 还能利用视频监控管理考场、实行远程教育等功能;交通方面, 视频监控不仅可以侦查交通违章, 还能解决交通拥堵、车辆流量监测等问题;旅游行业方面, 视频监控不仅可以确保游客人员的安全, 还可以防范旅游景点的防火防汛等应用。所以市场强大的需求是行业发展最大的动力, 手机视频监控注定会成为监控市场领导者。相信在市场前景和人员技术的相互支配下, 经过不断的研究和不断的试用, 企业也会满足行业的各种要求。实现标准配置和模块配置的灵活运用, 为各个行业客户的需求定制不同产品和服务。

4 结束语

随着今后科技的不断进步, 国防力量的不断强大, 人们的安防意识不断增强, 和谐社会也步入了大街小巷。城市安防、校园安防、社区安防等市政工程项目在全国范围内全面开展, 国内视频监控市场将遍地开花。不管是金融管理、医疗卫生、司法侦查和政府安全等高端方面, 还是到维护交通、平安校园、安防居家、大众娱乐等方面乃至民用安防市场都对手机移动视频监控的需求强大。市场不断的壮大和需求的不断增多。相信, 手机移动视频监控, 将大幅度提升安防系统在维护全人类公共安全领域的价值, 促进和谐社会、平安社会具有非常重大的意义。

441100)

随着科技的不断发展以及人们生活水平的显著提高, 电视作为一种使用频率高、覆盖范围广的信息获取途径, 它收看的质量已经越来越受到人们的广泛关注, 而电视收看的质量好坏, 在很大程度上都取决于电视发射机的系统是否能正常运行。由此可见, 电视发射机的作用是非常大的, 因此, 必须在电视发射机还处于系统设计阶段时, 就对其设计内容做出综合性的思考, 从而保证电视发射机系统在投入使用后, 不但能满足其正常运行的要求, 还能使其长时间保持良好的稳定性与安全性。下面笔者就电视发射机系统常采用的数字化、模块化、智能化以及网络化设计进行相关阐述。

1数字化设计

所谓数字化它具有两方面的含义, 首先, 将数字化处理运用于模拟的电视发射机系统设计中, 能对其整机的各项性能指标等, 在一定程度上实现较大的提高, 例如:利用数字化处理器对功放进行线性化处理, 以及在音视频中利用激励器进行数字化处理等;其次, 电视发射机未来的发展趋势, 必然会由模拟式逐渐转变为数字式。当前, 人们对于收看数字电视的呼声已经越来越高, 并且在某些城市已经开始进行了数字电视的试播, 因此, 人们在选购电视发射机的时候, 自然会考虑到电视发射机的实用性, 要么所购买的电视发射机能轻松实现数字化转换, 要么要求该电视发射机能实现模拟与数字的兼容。所以, 很多有远见的电视发射机设计公司, 通过这一现象都充分认识到, 关于电视发射机的设计只有朝着数字化方向发展, 才能真正满足市场的需要。

电视发射机的设计应满足以下几点要求: (1) 由于在数字式电视发射机中根本就没有双通道, 因此在进行设计时必须使用单通道; (2) 以模数兼容性高的带通滤波器作为其输出滤波器; (3) 将MOSFET (即MOS场效应管) 用于米波的发射机功放中, 而LDMOSFET (即LDMOS场效应管) 则用于分米波的发射机功放中。功放无论发射机为模拟式还是数字式都不需要进行改变。将数字式与模拟式电视发射机进行比较后可知, 在相位噪声、频率稳定度及系统线性等方面的要求上, 数字式明显高于模拟式, 而这些要求均在系统的激励部分进行统一处理, 另外激励部分还有个重要的任务, 那便是处理好两者不同的调制方式。因此, 只要将原有的激励器更

电视发射机的系统设计探析

文丨方兴

摘要:对于电视发射机来说, 其整机系统的设计是否科学合理, 不但会对它的整机性能产生直接的影响, 还会间接影响到人们收看电视时的收看质量, 因此, 在对电视发射机的整机系统进行设计的时候, 就必须做好全方位的思考, 通常电视发射机在进行系统设计时, 均以采用数字化、模块化、智能化以及网络化的设计, 来保证电视发射机系统的科学性及有效性, 以便该系统在投入使用后, 不但能满足其正常运行的要求, 还能使其长时间保持良好的稳定性与安全性。

数字图像的拷贝翻转移动篡改检测 篇8

随着各种图像获取装置的普及,数字图像成为重要的信息载体。利用图像编辑软件(如:photoshop等),一个熟练的操作人员可以在短时间合成出几可乱真的图片。这使得数字图像无法可靠地应用在法庭判决、医疗措施制定等需要保证图像真实性的场合,需要图像真实性判别技术来识别恶意篡改过的图像。

数字水印是图像真实性判别的有效解决方案之一[1],但在所有的目标图像中嵌入水印是不现实的。在图像没有嵌入水印或者签名的情况下鉴别内容正确性的技术称为盲被动的图像篡改检测[2]。文献[2,3]描述了图像篡改的历史和数码时代的图像篡改方式。已有的图像篡改检测文献大致可以分为4类。第一类根据数码成像的物理特性和不同篡改方式的遗留痕迹给出了相应的检测方法[4,5,6,7,8,9,10]。

在只能得到单幅图像的情况下,将图像中的一部分拷贝至另一处以遮盖目标或者生成目标是常用的篡改方法,这造成篡改图像中存在相似的图像区域,这些相似的图像区域可以作为篡改的判别依据。

实际的区域复制篡改过程如图1所示,被复制的区域往往经过翻转,调整大小等变换进行预处理,粘贴之前利用模糊、添加噪声等操作来修饰润色以保证视觉上的真实性,篡改后的图像可能经有损压缩后保存,这些使得篡改造成的相似区域不能精确匹配。

Fridrich等人在文献[4]中首次给出了区域复制篡改的检测方法,把图像分为互相重叠的子小块并作DCT块变换,将量化后的DCT系数作为小块的特征向量通过对特征向量进行字典排序找到相似的小块。为了减少这种算法的计算量,Fraid等人在文献[11]中对小块的DCT系数做主成分分析以得到维数比较小的图像块特征向量。黄继武等人在文献[12]中设计了维数更小的块特征向量,并首次明确给出了判断图像是否经过篡改的判别标准。

以上文献考虑的主要是将图像中的一部分拷贝至另一处以遮盖目标的情况,选取的复制内容一般为草地等具有不规则纹理的区域,被复制内容未经预处理。文献[13]研究了复制内容经过预处理的情况,指出需要对图像区域进行重采样的预处理过程会造成相邻像素之间具有相关性,并据此给出了检测方法。

本文研究了将复制内容翻转后再移动粘贴以产生伪造目标的图像篡改,如图1所示。这时选取的复制区域不是不规则纹理区域,而是完整的目标;而且翻转处理不需要对复制区域进行重采样,因此已有文献提出的方法都不能检测这种篡改。针对此种篡改,现设计了一组在图像块被翻转时保持不变的图像块特征向量,以这组特征向量为基础,根据翻转移动带来的区域相对位置的变化设计了新的检测算法。实验结果表明算法可以检测出被复制图像区域经过翻转后再粘贴的情况。

1 翻转不变的特征向量和检测方法

先将图像分为重叠的小块,计算每个小块的翻转不变特征向量,再利用特征向量比较块之间的相似程度,最后利用匹配块之间的相互偏移量信息来确定可能篡改的区域。方法可分为特征向量提取和相似图像块搜索两部分。

1.1 翻转不变特征向量的提取

为了准确辨识相似的图像区域,同时对可能的润色操作保持一定的稳健性,图像小块特征向量的设计需要在稳健性和准确性之间折衷。为了匹配可能经过翻转的图像小块,特征向量必须是翻转不变的。为了保证计算时间可以接受,需要维数较低的特征向量。

以上要求和一般的图像检索问题是相似的,旋转不变的特征向量也被应用于图像检索中。图像检索的被检索内容是确定的,而在图像篡改检测问题中,不知道相似小块的图像内容和所处位置,在图像小块数量众多的情况下为每个小块搜索相似块是不现实的,因此为图像检索任务设计的特征向量不适用于图像篡改检测。

给定一个尺寸为M×N的图像,将其分为尺寸为b×b的互相重叠的小块,共有S=(M-b+1)(N-b+1)个小块。对每个小块计算8维特征向量cj(j=1,2,…,8)。其中c1,c2,c3分别为RGB通道的平均值。将图像块色彩空间转换到YUV空间,如图2所示把Y通道分为两部分,计算各部分像素值之和的比值

由图2可以看出,提取的特征向量是翻转和反射不变的,它们组成了特征矩阵X的行向量,是本文检测算法的基础。本文选取的特征向量与文献[12]中的特征向量同属于像素的均值及两部分像素之和的比例范畴。由文献[12]中的分析可知,在均值为零以及方差远远小于各部分像素和的高斯白噪声影响下,这种类型的图像块特征值保持稳定,且在不改变低频部分的有损压缩和模糊操作下也是稳健的,具体分析请参见文献[12]。因此现设计的特征向量符合图像篡改检测的要求。

1.2 搜索相似图像块

本文搜索方法有效的前提是复制区域的尺寸远大于图像小块的尺寸。

为了保持图像块特征向量的稳健性,相似图像块的特征向量不是精确匹配的,若仅利用特征向量信息,图像块和与其相邻的块是相似的。这是错误块匹配的主要来源。本文利用块相对位置偏移量的信息来消除错误匹配。

对每个小块Bi,用Bi左上角元素的坐标(xi,yi)标示Bi在图像中的位置。图像块Bi,Bj之间的位置偏移量定义为Shift=(xi-xj,yi-yj)。如图3所示,复制后仅平移粘贴情形下,匹配的图像块之间的相对位置偏移量Shift是相同的。复制后翻转再进行粘贴的情形下,匹配块的相对位置偏移量在水平或者竖直方向上的分量保持不变。

搜索方法先初步确定相似的图像小块。为此对特征矩阵X的行向量作字典排序,对排序后的相邻特征向量对应的图像块对Bi,Bj,计算相应的特征向量之间的距离Dist(k)=ck(i)-ck(j)(1≤k≤8),通过下面的条件初步判断图像块是否相似:

为消除相邻块造成的误匹配,规定满足条件(xi-xj+yi-yj)<D才能认为两块合理匹配。为节约存储位置,对于找到多个合理匹配的块,只保留第一个匹配。如果Bi的相似块数量多于阈值Tb,说明Bi是由噪声或者图像小块的小尺寸造成的相似块,将这种块的位置单独保存在集合An中。

搜索方法的第二步是利用偏移量信息搜索正确的块匹配。构造矩阵S=[sij],(1≤i≤M,1≤j≤N),其中

其中的·表示集合中元素的个数。图6给出了矩阵S的直观图像表示,平移粘贴形成的大量相同偏移量表现为图中的亮点,翻转后粘贴的偏移量表现为一条有一定长度的连续线段。搜索方法的主要工作是从噪声中将亮点和线段辨认出来,主要步骤如下:

i)查找i′,j′使得si′j′>Tt,其中Tt为指定阈值,寻找与si′j′对应的匹配图像块对。这些匹配对是对复制内容平移粘贴形成的匹配对。

ii)令si′j′=1,计算向量Y=[y1,…yM],其中,它的图像表示参见图6(b)。寻找yi0,使得yi0>Tt且yi0-1<yi0,yi0>yi0+1并且,它所对应的行位置i0就是水平翻转篡改产生的Shift对应的行位置。

iii)将矩阵S第i0行中长度小于10的线段和孤立点去掉,找到这一行的偏移量对应的匹配图像块。

iv)同样得到竖直翻转篡改对应的列位置j0,得到正确的竖直翻转对应的匹配图像块。

v)把和集合An中的块相邻的匹配块去掉。

vi)在和原图像尺寸一致的二值图像中标示出匹配图像块。

2 实验结果

给出了几幅利用Photoshop制作的篡改图像及其对应的检测结果,算法的参数设置为b=15,t1=2.8,t2=0.3,D=100,Tb=180,Tt=500,P=[1.81.8 1.8 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08]。

图4显示了一幅尺寸为300×283的篡改图像。从检测结果可以看出,被篡改的部分被完整的勾勒出来。值得注意的是,在被复制的鱼旁边还有一条类似的鱼,检测方法并没有将它或它的一部分误判为篡改形成的。

图5显示了一幅尺寸为565×593的图像,它是用两种篡改方法篡改而成的。图6是图5对应的矩阵S的图像,图6中亮点是相似区域1和2形成的,两条线段一条对应着区域1和3的相似,另一条对应着区域2和3的相似。图6还给出了矩阵S的行向量之和Y的图像,从尖峰的位置可以很明显的看出两条直线对应的行的位置。

从图4和图5的检测结果可以看出,还是有一些错误匹配的小块存在,这是因为利用线段信息的检测方法不能完全去除线段中的错误匹配块。这些错误匹配块可以通过对检测结果作开运算去除。在利用尺寸为2b×2b的方块形状的结构元素对检测结果作开运算后,得到的结果如图7所示。虽然损失了部分细节信息,但是仍然显示出了大部分被篡改区域。图5中的篡改图像再经过质量因子为45的JPEG压缩之后,所得到的检测结果对应的图像内容和开运算结果如图8所示。可以看出,在有损JPEG压缩下,检测算法仍然检测出了大部分被篡改区域。

图像篡改检测算法需要依据具体情况在低虚警率(经过篡改的图像被判断为未经篡改的概率)和低误警率没有经过篡改的图像被误认为篡改的概率)之间折衷。为了检验算法的误警率,选择了内容为草地、灌木丛、平静的水面、建筑物等的5幅真实照片进行试验,没有检测出篡改区域。这些图片如图9所示。

本文算法需要的计算时间和文献[12]的算法基本相同。算法时间依赖于阈值的选取及图像的内容,尺寸一致的图像所需要的计算时间并不相同。和已有算法一样,本文设计的特征向量不能鉴别天空等大块的一致区域。人眼参与对算法结果的解释是必要的。

3 结论

将原图像中的一部分在翻转后拷贝至另一处生成一个伪造目标是一种常见的篡改方法,篡改造成的篡改图像中的相似区域可以作为篡改的判别依据。本文针对这种篡改提出了一种检测方案。这种检测方案不需要在原图像中嵌入水印或者数字签名,也不需要获得图像的先验信息。本文首先设计了一种翻转不变的特征向量它们是像素的均值和两部分像素和的比值,对加噪,模糊和有损压缩等常用的抹除篡改痕迹的操作是稳健的。检测方案把图像分为互相重叠的小块,提取各个小块的翻转不变特征向量,根据特征向量的相似性初步判断图像小块是否相似,利用翻转带来的相似小块相对位置的偏移来进一步搜索相似图像小块并最终确定相似区域。实验结果表明,本文方案不仅能够检测出图像区域被复制后平移粘贴的情况,而且能检测出被复制图像区域翻转后再进行修饰粘贴的情况。检测方案能够抵抗常用的高斯模糊,添加杂色噪声等修饰工具,对于JPEG有损压缩也具有稳健性。

本文设计的特征向量也是反射不变的,但是还没能找到合适的检测方法检测反射后平移粘贴的情形这将是下一步的工作。

探讨移动变电站远程监控系统 篇9

移动变电站特点及适用场合

移动变电站具有占地面积小、结构紧凑体积小、车载机动灵活、维修与维护便利、无需建设审批、快速投运、前期准备工作少、省时间、省地、省钱的特点。

一般而言移动变电站的适用场合主要有:一是, 初级分配。在高压电网建设中, 能够避免过早的投资风险与建设规模过大, 同时能够缓解电力供应与用户需求之间的矛盾。移动变电站不需要长时间占有土地, 不仅不需要用地审批环节, 加快了施工进度, 还可以减少土地固定投资费用。二是, 维修现有变电站。在现有变电站发生故障的时候, 可以及时接驳移动变电站予以供电。这样不仅能够降低供电风险, 快速恢复供电, 还可以为原有设备的维修与调整赢得更多时间。三是, 紧急或者临时供电需求。在遇到突发、不可预测事件的时候, 如洪水、地震、火灾等, 可以用移动变电站替代常规变电站, 进而恢复电力供应。在电力负荷较高的时候, 也可以投入使用, 临时缓解一些供电容量不足的区域。在解决与缓解情况之后, 可以转移移动变电站, 不会长时间占用土地资源。四是, 建设审批出现延误或者新建变电站计划暂停。因为建设审批延误致使项目施工时间紧张, 可以借助预装式移动变电站, 达到省时省力的效果。当项目资金不足或者其他原因导致某一变电站建设暂停的时候, 可以使用移动变电站缓解供电紧张情况。

移动变电站远程监控系统构成

远程监控系统主要是由前端多个监控点、远程视频服务器、客户端监控中心、通信网络组成, 根据远程控制区域以及控制中心进行划分, 其主要包括前端视频服务器、后端监控中心两个部分, 系统结构如图1所示。

视频服务器的任务就是压缩采集数据编码、维护数据等, 并且按照监控中心指令对摄像头等采集设备进行控制。数字视频录像机作为监控系统的核心, 具有录像、录音、控制、远程监视等功能, 数字视频录像机是集录像机、报警控制、画面分割器、网络传输、云台镜头控制等功能为一体的设备, 是一种价格合理的视频服务器。

现阶段主流产品有嵌入式数字视频录像机、PC数字视频录像机等, 嵌入式数字视频录像机主要采用实时多任务操作系统, 将视频监控、储存、压缩、网络传输等功能集中在一个小体积设备上, 具有一定的可靠性、稳定性、实时性, 不需要安排专门人员管理, 适合无人值守环境;PC数字视频录像机的软件均是安装在硬盘上, 系统异常关机非常容易导致系统文化破坏或系统硬盘损坏, 进而造成整个系统崩溃, 降低了系统的可靠性, 只适合在可靠性要求较低的商用办公环境中应用。

根据功能不同, 可以将监控中心分为中心监控服务器、监控普通客户分机、领导微机、电视墙服务器。在中心监控服务器中, 配有监控中心软件, 主要任务就是维护前端视频服务器、储存压缩视频流、分析图像、显示解码、联动报警等。监控普通客户分机可以在授权的情况, 在不同地方登录。领导微机是权限较为特殊的一种客户分机。电视墙服务器主要就是对现场压缩码流进行解码监控, 之后在高分辨率设备上显示, 以供观看。

远程监控系统的关键技术与实现

(一) 数字视频图像编码

现阶段, 比较常用的压缩编码方法为无损压缩法与有损压缩法。通过这些编码方法的运用, 可以实现以下指标:压缩比大、恢复效果好、压缩算法简单、压缩与解压快速。

现阶段, 较为常用的视频编码标准为MPEG、H26X (1、3、4) 等, 其中MPEG-4标准的压缩率十分惊人, 可以借助很窄的带宽, 利用帧重建技术, 实现数据的压缩与传输, 以此来实现利用最少的数据达到最好的监控效果。由此可以看出, 在实际系统构建中, 可以选用MPEG-4标准。

(二) 视频图像传输

在该系统中, 主要是在以太网中传输, 以太网和TCP/IP具有一致的通信协议, 非常容易集成, 可以在同一总线上运行不同传输协议。

该系统选用TCP/IP作为传输协议。在系统运行中, TCP指的就是面向连接通信, 可以为系统提供可靠数据传输服务, 而UDP指的就是面向无连接通信, 适用于图像传输, 除此之外, UDP还支持视频播放。在此, 可以借助网络多播技术, 缓解网络负担, 避免出现资源浪费现象。在同一网络中进行多播通信的时候, 只有在网络内部运行并且表示“有兴趣”时, 才会获取多播数据。

(三) 网络通信

在系统运行过程中, 通过Windows的API调节完成互相通信, 开发TCP、UDP这两种通信方式。尽管Windows功能十分强大, 但是使用仍不方便。此时可以利用Web Broker的Internet组件, 组装复杂的Windows函数, 其控件为Client Socket、Server Socket, 能够对TCP/IP应用程度予以开发。

针对网络控件Client Socket、Server Socket而言, 可以为应用程序开发提供便利。Client Socket具有Socket客户端的功能, Server Socket具有Socket服务器端的功能。这两个控件就是Socket通信的管理者与程序员, 其均是在Custom Socket的基础上研发的, 本身不具备通信功能。事实上, 予以通信的模块是Tcustom Win Socket类。在直接运用的时候, 不用与Tcustom Win Socket类沟通, 可以委托以上两个控件完成管理与通信。

(四) 远程监控系统和数据采集主站的链接

现阶段, 大部分数据采集系统与远程监控系统都是互相独立的, 要想实现两个系统的深层次链接, 也就是说, 远程监控系统借助数据采集系统提供的数据展开联动, 数据采集系统可以利用远程监控系统直接体现抽象数据, 并且在远程监控系统检测到环境报警, 或图像信息处理报警的时候, 不仅可以切换联动图像信息, 还可以联动数据采集系统, 对报警情况予以深入分析及解决。

将远程监控系统当成是数据采集系统的扩展, 主要包括两点内容:一是, 在数据采集系统予以遥调遥控等操作的时候, 可以对监控画面进行联动切换;在检测设备报警或者信息综合处理并发现异常的时候, 需要进行监控画面的联动切换;在正常巡视的时候, 能够对监控画面是否联动切换予以设置。二是, 当远程监控系统对比图像与亮度。以及运动物体出入的时候, 不仅要对监控画面予以联动切换, 还要进行联动报警, 并且予以深入处理。

远程监控系统与数据采集系统链接模型如图2所示。通过协议分析主机实现了远程监控系统与数据采集系统的链接, 远程监控系统是数据采集系统的主要辅助内容, 其终端能够在数据采集系统中获取远动数据, 而数据采集系统主要就是借助网络或串行口向远程监控系统传输远动数据。在此模型中, 主要就是通过松耦合方式达成了远程监控系统与数据采集系统的互联, 视频图像信息与数据信息是通过不同渠道进行传输的, 这样就可以保证两个系统的独立运行, 同时也存在着一定的联系, 确保了数据采集系统的可靠、安全运行, 为远程监控系统的正常运行提供了可靠保障。

移动终端的图像快速加密方法研究 篇10

关键词：移动,终端,图像,加密,算法

0 引 言

随着移动互联网技术的快速发展,智能手机已成为人们的日常生活和办公必不可少的工具。如何有效保护各类移动智能设备上的敏感信息,特别是一些隐私图片的防泄密措施是当前移动终端应用中急需解决的技术问题。

近年来有关桌面系统的图像加密技术研究已趋成熟,然而直接将传统的桌面图像加密方法直接应用于移动终端,则将遇到如下问题。首先,移动终端与传统台式机相比,其可配置硬件设备的空间受限太多,造成移动终端的CPU性能不如传统台式机强劲; 其次,移动终端的内存容量有限,可扩充余地小,造成快速计算能力无法与台式机相比; 第三,由于移动终端的主要应用场景是碎片化事务处理,操作切换频繁,因此用户的体验要求远高于台式机。

基于上述分析,对图像加密而言,若简单地把台式机的加密算法程序直接应用于移动终端是不现实的,这也是当前移动终端图像加密成为热门课题的原因之一。移动终端中的图像加密涉及三个方面基本需求: ( 1) 在移动设备中的本地存储加密; ( 2) 图像的无线网络传输过程加密; ( 3) 移动终端接收第三方传输过来的加密图像的解密。同时,移动终端图像加密最为关键的是应用方便性,即用户体验的需求。上述四个问题构成了移动设备图像处理的基本需求。如何满足移动设备中图像加密的需求,本文为此进行了相关实验和研究。

从用户体验需求出发,如采用传统台式机的文件加密形式, 用数据加密标准DES( Data Encryption Standard) 等,按文件方式对图像进行加密,但由于加密后不再是图像文件,这对普通移动用户会带来体验度较差的感觉。因此,移动终端中图像加密后应该还是图像文件,以便于用户识别,通常采用空域和频域加密方法,因为加密后仍然是图像文件。

由于移动终端通常属于个人使用物品,其隐私性突出,对其中存储的信息私密性要求高。若仍采用传统意义安全保密措施,极有可能影响移动终端的使用便利性,从而失去移动终端特有的优势,如处理公务的移动办公和个人移动阅读交叉进行的碎片化时间利用等新行为。可能因为顾虑信息安全而被放弃, 失去了移动终端应有的优势,这显然是因咽废食的举措。因此, 研究保护移动终端的信息安全的新措施、新方法是近年来移动信息安全领域的热门课题,也是本文作者在实际应用中遇到的新需求。

一般来说,频域加密比空域加密的效果更安全,特别是在抗JPEG压缩方面的稳健性更好些,但空域加密方法因算法直观、 简单而得到更广泛应用。对于移动终端上使用的图像加密措施而言,用户可能更关注的是在相当加密措施下的操作方便性,即更注重对加密效率的追求。

为此,基于对移动设备中的图像加密安全等级和加密效率综合考虑,本文提出一种快速空域置乱和序列加密方法,以实现移动终端中图像的无损加、解密。

1 图像加密方法概述

图像加密方法原理主要有像素置乱加密及用密钥流进行异或运算的序列加密两种主流方法。常用的空域置乱是对图像的像素坐标按某种规则进行变化,使其表现出伪随机混乱,当需要解密时又能完全恢复其原像素坐标。若对上述置乱变换或映射产生的规则序列进行异或运算,就称之为序列加密。目前常用的图像加密都采用混合方式,以实现一次一密,Shannon在理论上已证明,一次一密的方法是最安全的方法[1]。

1. 1 Arnold 图像置乱算法

图像的像素坐标置乱方法现已比较成熟的有混沌、幻方和Arnold等多种变换方法。Arnold变换是其中最常用的图像置乱算法[2],该算法只适用于像素点为N × N的图像,其最大特点是具有周期性。当采用Arnold算法对像素坐标经过若干次变换后,图像又恢复到原始状态。目前尚未从数学上证明其周期性依据,但可用实践证明其周期性是显著和有规律的,变换周期只与像素N的大小有关。

Arnold变换的算法原理是构造一个两行两列的变换矩阵A,用A与原坐标点( x,y) 相乘得到变换后的中间坐标点( m,n) , 再通过取模运算,得变换后到的坐标点( x',y') 在原图像坐标范围内,该模为最大像素数N 。Arnold变换的定义及数学表达式如下:

对任意N × N矩阵中点D( x,y) ,其中x、y为矩阵点元素D的初始下标,经过Arnold变换后为点D'( x',y') ,且满足下式:

对于数字图像来说,可以将其像素点排列看作是个矩阵。每个像素点由灰度值或R、G、B三个分量值组成。R红色,G绿色, B蓝色。对图像坐标置乱其实是对像素的灰度值或RGB值位置进行移动,即将原来的灰度值或RGB值的坐标 ( x,y) 移到另一个坐标点( x',y') 上,且移动后的坐标应该在原图像坐标范围内。

对于M × N( M ≠ N) 图像而言,Arnold变换将会产生超出或不满足一一映射关系,以3 × 2图像为例,点( 0,0) 和( 2,1) 映射为同一点( 0,0) ,因此标准的Arnold变换不适合宽高不等的图像[3],必须将其裁切成若干各正方形图形才能进行该变换。 实际上Arnold变换可看作是对图像的拉伸、压缩、折叠及拼接的过程。

1. 2 图像序列加密算法

在传统的迭代乘积密码系统中,如Arnold变换矩阵的主要任务就是对图像数据块中的元素进行置乱,使得加密图像看起来是随机产生的。但由于置换矩阵是预先确定的,则特别容易受到差分密码分析的攻击,其保密性不高。最关键是不符合现代密码体制的柯克霍夫斯( Kerckhoffs) 准则[4]。该准则认为: 一个安全保护系统的安全性不是建立在它的算法对于对手来说是保密的,而是应该建立在它所选择的密钥对于对手来说是保密的,即使密码系统中的算法为密码分析者所知,也难以从截获的密文推导出明文或密钥。一句话: “一切秘密寓于密钥之中”。

基于混沌动力学系统的图像加密技术[5]近年来得到快速发展,其原理是将文件数据流的加密方法与图像置乱技术相结合,利用混沌信号来对图像数据流进行加密,对Arnold变换产生的序列进行异或运算,是加密图像具有很好的混沌分布特性, 且完全满足Kerckhoffs以及一次一密准则。

以Arnold变换算法为例,记Z[k]( k = 1,2,…) 为某个加密序列,则式( 1) 、式( 2) 可改写为如下表达式:

基于密钥的序列加密与置乱加密相混合对图像进行处理, 其产生的文件仍然是图像文件,但图像加密排列的安全性会有极大提高。以密钥作为参数能够唯一地确定排列的性质,且基于密钥的排列即可在空域实现,也可在频域进行,排列变换可以是局部或是全局的。

2 移动终端的图像置乱加密

对目前大多数移动用户而言,图像加密的安全性和性能是并重的,为此,本文提出的移动终端图像加密方法四项选择原则是: 1从原理出发,应符合Kerckhoffs以及一次一密准则; 2从效果来看,加密的安全性能抵抗绝大多数普通黑客的解密技术; 3从应用角度而言,能满足用户的方便、快捷加解密使用体验; 4对加密工具制造者来说,选用的加密算法是公开并经过实践检验的,且易于实现。

基于上述四项选择原则,本文对空域和频域的各种置乱和序列加密方法进行比较,如正交拉丁方、幻方、Conway游戏、以及Logistic、Chebyshev、DCT等混沌映射及置乱方法进行比较,目的是选择适合移动终端使用的图像加密方法。

在各种方法测试过程中发现,像混沌变换、仿射变换的空域加密算法实现较为简单,不需要进行空域到频域的变换,计算量相对较少,虽然频域算法比空域的局部随机置乱效果更好。因此得出在移动设备的图像加密采用计算量较小的空域置乱算法。在各种空域置乱算法中,为了提高加解密速度,经试验认为Arnold变换的周期性是提高解密性能的可利用特点,据此设计了基于Arnold变换与混沌序列置乱相结合的移动终端图像加密工具。

目前移动终端获取和保存的相片大多数都为彩色图像,对于文字稿转换过来的图像文件用灰度值表现也足以满足识别需求,且在移动办公业务中占有相当大比例。因此,当用手机或平板电脑将文稿拍成照片保存的彩色图像,可以用图像彩色转灰度的心理学公式[6]:

实际工程应用中对计算系数采用取整后也足以满足实际需要,如下式:

采用式( 6) 对彩色文稿图像进行灰度处理后,由于将RGB三色值转换为单个灰度值,可以简单认为提高2 /3的加解密速度,且可同比例减少图像的传输流量。在移动终端单纯采用Arnold变换由于不符合Kerckhoffs准则,故在实际应用中对式 ( 1) 和式( 2) 进行改进,加入密钥 ( ku,kv) 后的算法公式如下:

采用具有密钥的Arnold变换可以实现置乱算法与密钥分离。该方法直观简便,密钥取值范围大,抗攻击性强,安全性大大提高。对于彩色照片的处理,方法上与黑白照片是相同的,不再一一赘述。

在实际应用中,对于N阶Arnold置乱的第n次变换矩阵为An见下式:

对应解密的n次逆矩阵A - n求解比较麻烦,在此可以利用Arnold变换周期的庞加莱回复性[7],图像经一定次数的Arnold变换会恢复原图。如一幅256 × 256数字图像的Arnold变换的周期为192,对此图像先做92次的Arnold变换后得到加密图像。再对加密图像做100次的Arnold变换就会恢复原图,如图1 - 图3所示。

Arnold变换的周期T与阶数N关系[8]如表1所示。

因此,对Arnold变换的n次逆矩阵A- n求解可以利用周期性,计算逆矩阵A- n等同于计算矩阵N此矩阵,即如下式所示:

推导过程如下: 设Arnold变换的单位阵为:

由上述推导可知: A- n= AT - n,即对求逆矩阵A- n可转化为求正向矩阵AT - n。同时可知,在变换置乱加解密过程中,并不需要每次都对实际图像逐次进行运算,加密只需用矩阵An对像素点进行置乱运算,且只需对图像进行AT - n运算即可得到复原图像。由于矩阵An和AT - n都可以通过预先计算后存入数据表中, 在实际应用中只要查表即可得知置乱和解密矩阵,由此实现了移动终端快速图像加解密工作。

3 图像快速加密实验与分析

3. 1 图像加密算法实验过程简介

本次移动终端的图像加解密实验过程如下: 首先在台式计算机上进行图像像素位置点置乱的传统Arnold算法实验,以此验证Arnold加解密变换周期的庞加莱回复性; 其次进行基于Logistic混沌序列映射的图像灰度值加解密技术实验,以此验证一次一密的可操作性; 接着进行基于像素位置点置乱和像素灰度值混合应用的图像加解密实验。在完成上述试验后,将图像加解密程序移植到移动终端的Android操作系统上进行实验, 最后采用本文提出的改进算法完成在移动终端上的实验,取得了实验成功,具体实验过程分析如下。

图1 - 图3即为Arnold算法加解密变换周期的测试结果, 实验验证了Arnold算法的庞加莱回复性。从图2中可以看出, 加密后图像的均匀性较差,明显带有斜格纹路。对于图像加密效果而言,加密后的图像灰度直方图越均匀,安全性效果越好。 而实验结果证明,仅对图像像素位置变换的Arnold算法不能满足移动终端的图像加解密要求,为此接着对图像像素灰度值,以及图像像素位置和灰度值混合进行了Logistic混沌序列加解密的实验。限于篇幅,本文省略了对纯图像像素灰度值的加解密实验分析,直接介绍和分析图像像素位置和灰度值混合加解密实验过程。

基于Logistic混沌序列加密算法的原理是等同于文件的一次一密的序列加解密方法,将一个密钥序列与图像的参数值进行异或运算,图像参数主要指像素位置和色度值两部分,这两个参数值的混沌加密可以采用如下式表达:

其中,G'( x,y) 和G( x,y) 分别是序列加密图与原图在点( x,y) 位置处的灰度值,同理对彩色RGB图像也成立。解密算法做相同的对称异或,如下式:

举例,若在点 ( x,y) 位置处的像素灰度值为8位的二进制值DE( 1101,1110) ,设同为8位的序列值FF( 1111,1111) ,经加密式( 11) 运算,异或结果值为21( 0010,0001) 。用式( 12) 对21和FF进行异或解密运算,则恢复原值DE。依据式( 11) 和式 ( 12) ,对图1像素位置和灰度值参数进行序列加密运算,序列异或操作后得到的图像如图4所示。

对比图2与图4中的加密图像部分,可以看到,图4中加密后的图像混沌效果均匀,没有明显斜格纹路。由此可以得知,图像像素位置和灰度值混合的加密方法优于图像单一参数值的加密算法。以上实验结果是在台式机进行的,然后将此算法移植到移动终端上进行实验,加密效果与图4效果相同。

在移动终端进行的像素位置和灰度值混合的图像加密实验后得知,虽然从加密后的图像均匀度上能得到较为满意的结果, 从效率上也能满足移动用户的体验要求,但由于受到图像参数值大小的制约和移动终端设备内存配置的制约,密钥量不能过大,在计算机运算速度飞速发展的当下,其抗遍历穷举破译能力是相当弱的。若加大密钥序列长度,又将造成图像数据量增大, 占用移动终端有限的内存及消耗过多的通信流量。为此,需要改进这一算法以提高加密效率。

3. 2 提高图像加密效率方法的分析

在移动终端上对Logistic映射图像加密技术的实验发现,其具有密钥敏感性强、可抵抗各种攻击、安全性高等优点。但也发现存在一些缺点,当像素值和位置的置乱分步实施时,加密时间上会相对比较长。这对于在移动终端的用户体验效果不很理想,且传统的Logistic混沌序列加解密的算法在像素位置置乱时,需要在移动设备中开辟了3倍的图像像素总数的内存数组。 其中,像素置乱需要原图像的一倍内存,然后再进行像素位置置乱又需要一倍内存才能实现加密图像功能,传统logistic映射图像加密流程如图5所示。

这对于在移动终端设备中加密一张高密度像素点的图像而言,发生内存溢出的可能性很大。因此基于传统的台式计算机上采用的混沌Logistic映射图像加密算法未经改进直接在移动终端上实施几乎不可行。

且对实验过程分析中发现,加密的时间效率与算法执行顺序有关,实验中的像素值和位置的两步置乱算法影响了加密效率。为此进行算法优化,把像素和位置的两步置乱流程合并为一步进行,将原需3倍图像像素总数的数组内存压缩为1倍的数组内存。

由于数字图像的每个像素点都是由ARGB组成。而透明度值A通常整个图像都相同,范围为0 ~ 255。由此可选取透明度值A作为像素位置置乱过了的标识,若经混沌置乱,则A变为AT。采用如此设标志位算法,即不需要同单独开辟数组内存来做标识,以实现节省移动终端内存开销的效果。基于混沌的Logistic映射图像加密技术的改进算法流程如图6所示。

3. 3 图像加密效率的改进算法

基于上述对提高图像加密算法效率的分析,具体实验中的改进加密算法步骤如下所述:

( 1) 对于一幅M × N的数字图像进行加密,需要把这M × N个像素点放入一维的数组A中待后续的处理。

( 2) 由于每幅图像的透明度值是一样的,所以任意获取一个像素的透明度值赋给alpha变量作为像素点位置已置乱过的标志位。

( 3) 对于一维数组A中的像素A[i]而言,首先判断其透明度值是否为alpha。如果等于alpha,则此像素点之前未进行位置的置乱,对其进行步骤( 4) ,如果不等于alpha,则跳过它,对A[i + 1]进行上述操作。

( 4) 对于一维数组A中的像素A[i]并且透明度值为alpha而言,需要通过Logistic映射出一个置乱的位置x( m) 。如果A[x( m) ]的透明度值为alpha并且x( m) 不等于i,则A[i] 与A[x( m) ]进行位置交换。

( 5) 在位置交换后,通过Logistic映射出值y( n) 一并对A[i]和A[x( m) ] 进行像素值异或置乱,在置乱后还要改变A[i]与A[x( m) ]的透明度值不为alpha。

( 6 ) 若A[x( m) ]的透明度值不为alpha或者x( m) 等于i , 则继续通过Logistic映射出一 个置乱的 位置x( m) ,直到A[x( m) ]满足上述的要求。

通过上述反复迭代算法,实现了一倍数组内存的移动设备中的图像像素值与位置的双重置乱加密。

3. 4 图像加密改进算法实验结果分析

在移动设备实现改进后的图像加密算法实验中得知,在不失加密步骤完整性的情况下,由于整个加密改进算法过程中只增开了一个一维数组A ,大大减少了内存的消耗。整个算法一步就完成了像素值与位置的双重置乱,相对于之前的两步运算, 减少了移动设备的CPU运算时间,以及加解密算法所需的内存空间,由此提高了移动图像加密效率,改善了移动终端的用户体验。

此实验选择在一款国产品牌低端手机上进行,双核1. 2 GB,内存为1 GB。不同性能的移动终端结果会有所不同。实验表明,改进后的算法大大减少了对移动终端的空间和时间需求, 更适合在移动终端的应用。

具体实验结果见表2。改进前,设图像像素为N ,需要内存空间为像素点的3倍; 改进后,内存空间只需像素点的1倍内存空间。改进后算法与未改进算法在图像大小N与加密时间T的实验结果对比如表2所示。

单位: ms

从上述实验中可以清楚的看到,改进后的算法更适合在移动设备上使用,特别是能满足各种性能手机的应用。目前该算法已实际应用于电子政务等对安全性能有一定要求的场合,接下来将进一步推广至普通消费群体。

上面对移动终端上使用的Logistic映射图像加密技术的改进算法进行了介绍,对于在移动终端上接收加密图像的加解密方法在此仅做一简介。

按照“一次一密”以及密文与密钥分开原则,本文技术上采用后台加密图像服务器与密钥文件服务器分开管理,通过不同的通信方式和移动终端的接收渠道,获取加密图像和密钥,以符合Kerckhoffs准则。

由于在移动终端和后台服务器端,图像均为加密状态,且在无线或有线网络传输过程中,图像也均以加密形式传输,以实现图像信息的本质安全目的。

4 结 语

基于移动网络的跌倒监控系统研究 篇11

跌倒对于一些人群特别是老年人的健康乃至生命产生严重威胁,也给社会带来沉重的负担。由于腿脚不灵便、突发冠心病、脑梗死、脑溢血或其他原因,老年人容易发生跌倒甚至昏迷。由于发现不及时,延误抢救时机而酿成悲剧的消息时有报道。随着我国人口老龄化进程加快,独居老人增多,研究跌倒侦测自动报警技术,具有积极意义。

目前,针对跌倒的自动检测方法主要有3种:

(1)通过视频检测。用户的运动状态受摄像头实时监控,不能保证隐私安全,且图像分析受环境影响较大。

(2)音频和振动识别。跌倒事件由分析冲击导致振动的频率判断,但设备复杂,售价高昂。

(3)通过随身佩戴的装置检测。该装置设计简单,用户可在各种环境中使用,在保证用户隐私的同时尽可能减少干扰用户的生活,是目前最适用的一直检测方式。

基于以上分析,本研究设计了一种基于移动网络的跌倒监控系统。该系统是以重力传感器为基础的检测装置,能在用户跌倒时作出判断,并在通过短信通知家属的同时,向注册医院发出求救的信号及所处的位置。医院可根据用户所处位置,派救护车前往施救。其中,医院和用户是一对多的关系,医院可以同时对多个患者进行24 h的不间断监控。

2 系统架构设计

2.1 总体设计

基于移动网络的跌倒监控系统由跌倒检测装置、控制单元、GPS模块、通讯模块、监控中心服务器软件、家属手机以及3G网络和Internet网络组成,系统架构如图1所示。

跌倒检测装置实时判断用户运动状态,用户跌倒时,压力传感器检测到压力变化,实时传递给控制单元;控制单元对实时压力进行比较和一定算法处理,判断用户跌倒后,获取GPS数据,打包,发送到通讯模块;通讯模块通过3G网络向用户家属手机发送通知短信,同时通过Internet网络,向监护中心发出求救信息;监护中心获取报警信息和位置信息后,结合地图,派救护车前往抢救[1,2,3]。

2.2 跌倒检测装置

跌倒检测装置由压阻式压力传感器、单片机、A/D转换芯片及辅助电路组成。人体跌倒时,戴在腰间的压力传感器由于压阻效应,电阻值发生变化,导致测量电压变化,通过A/D转换反映到控制单元。

由于人体活动过程中,一些动作举止使腰间产生的压力会短时间超出常规范围,从而使系统进入报警状态,如身体撞上某物、车辆加速或紧急刹车等。为了保证跌倒报警信号的可靠性,必须采取修正措施。因此该方案实用化的关键,在于对误报警的处理。本设计采用二级报警处理机制:报警延迟和取消确认。当所测压力超出报警阈值时,系统进入预警状态;启动定时器进行报警计时,5 s后所测压力仍然超出报警阀值,启动震动报警;震动报警持续10 s未被取消,启动正式报警。正式报警包括:

(1)通过喇叭发出报警音,以获取周边人员及时的帮助。

(2)发送短信给亲属,通知用户跌倒信息。

(3)获取用户位置信息,连同跌倒状态一起打包发送到监控中心,以便医生定位前往施救。

检测装置逻辑流程如图2所示:

以老人一天日常活动为样本,对压力超过阈值、启动震动报警以及正式报警情况进行统计比较,统计结果如表1所示。

老人一天活动过程中因身体撞上某物等情况导致腰间产生的压力值超出常规范围10次,其中有4次压力值超范围时间持续5 s,启动了震动报警;有3次因长期挤压产生的震动报警在10 s内被用户清除;1次因跌倒启动的震动报警未清除,持续10 s后启动了正式报警。

通过实验,我们可以看出老人在日常活动中,有一定次数会导致检测装置的压力超过正常范围,但大部分情况,压力值超范围时间较短(小于5 s);在压力值持续超范围较长时间而启动震动报警后10 s内,老人可依据实际状况,对正常活动(非跌倒)进行排除;在真正跌倒需要帮助时,老人已无法解除报警,因而震动报警持续10 s后,系统自动启动正式报警[4,5,6]。

2.3 控制通讯模块设计

目前GPS模块制造商中,瑞士UBLOX公司的市场占有率较高。由于不同的GPS模块性能、品质、可靠性、稳定性、价格也有区别,UBLOX公司第6代芯片组的GPS模块性能可靠,性价比较采用SIRF、MTK和MSTAR等GPS芯片组高很多。本设计采用NEO-6M系列GPS模组整合,灵敏度高,功耗低,UBLOX6代芯片组解决方案,在紧凑的设计里,可同时追踪多达32颗卫星,并迅速定位,1 Hz导航更新。

通讯模块选择较多,较为成熟的GPRS模块数据无线传输速率理论值为:171.2 Kbit/s,实际约为:40~100 Kbit/s;GPRS模块与GSM/GPRS移动通讯网络的GPRS服务支持节点(servicing GPRS support node,SGSN)通讯时遵循点对点协议(PPP)。随着第三代(3rd-generation,3G)移动通信技术的普及和完善,越来越多的产品选择这种能够同时传输声音和视频信息的大数据量传输网络,本设计采用UBLOX公司的3G模块LISA-U130作为通讯模块。控制单元通过AT命令对传输模块进行控制。

2.4 无线传输协议的设计

移动终端获取的医疗信息分别通过移动网络和因特网(Internet)传输到服务器中。因特网与服务器为有线连接,基本稳定可靠;由移动终端到移动网络采用的是无线数据传输,数据传输的稳定性不仅跟传输模块的性能有关,而且还跟移动终端所处位置与基站的距离以及数据传输时网络实时用户多少有关,甚至还与当时天气、外部环境都有一定关系。

医疗产品对性能要求较高,而无线数据传输的稳定性是影响移动医疗信息传输系统的关键。目前,国内没有相关产品面世,主要原因在于基于现有的移动网络,无线数据传输的稳定性不可控。

通过查阅文献和大量实验,发现无线数据传输不稳定主要有以下2种原因:

(1)无线链接中断,导致数据无法及时收发;

(2)数据收发过程中,因短时外部环境变化导致传输的数据中某一位或某一字节出错。

针对以上情况,通过在通讯协议的设计上采取“严格校验”的方法,保证每个数据包的正确性;通过“独立编号、缺号重传”的方式保证数据包的完整性。通讯协议设计如下:

服务器端接收到数据后按以上协议解析,若校验和出错则丢弃此包,由此可以解决数据收发过程中,某一字节或某一位出错的问题。

由于无线链接中断以及数据传输出错后,丢弃数据包都会造成接收到数据包不完整及接收到的数据包中序号是不连续的。在软件设计上采取“查漏补缺”的方式,发现缺哪个序号的包,服务器就向移动终端发送重传某一个数据包的指令,指令格式如下:

通过通讯协议的设计以及重传机制,基本解决了无线数据传输的稳定性。

2.5 监控中心设计

监控中心主要包括联网的服务器程序,按无线传输协议进行解析和组包,实现数据的收发。同时对所获取用户运动状况进行分析,若需前往救助,则利用GPS获取的经纬度信息,在地图上进行位置标注和施救路径规划。监控中心软件采用Delphi开发,Delphi被称为第四代编程语言,和VC、VC++等编程语言相比,Delphi更简单、更易于掌握,而在功能上却丝毫不逊色,集成了多种语言的特点,容易开发出灵活强大的程序。

监控中心需要与外网相连,实现信息的实时交互。本设计中采用电信ADSL宽带连接外网。考虑到网络资源共享,采用端口映射方式把局域网路由器中的6060端口映射到本地计算机。同时记下ADSL拨号成功后的路由器IP地址,作为监护中心服务器IP地址(由于ADSL每次拨号获取的IP地址并不相同,因此该IP地址在路由器拨号完成后获取,路由器断开连接后失效),6060为传输端口[7,8,9]。

3 结束语

通过结合传感器、数据采集、GPS定位、无线通信、软件编程等技术,以用户跌倒时压力传感器电阻变化为依据,结合报警延迟和报警确认进行防误报警处理,在确保跌倒报警可靠性的同时,增加用户的可操控性。目前该产品处于试验推广阶段。

参考文献

[1]代少升,张跃.便携式远程心电实时监护仪的研制[J].医疗卫生装备,2006,27(9):1-2.

[2]陈伟,吴宝明,林金朝.院前急救移动监护终端中远程无线数据传输的实现[J].医疗卫生装备,2007,28(12):3-6.

[3]曾松伟,刘敬彪.GPRS在远程医疗监护系统中的应用研究[J].计算机工程与设计,2007(8):1947-1948.

[4]石欣,熊庆宇,雷璐宁.基于压力传感器的跌倒检测系统研究[J].仪器仪表学报,2010,3(3):715-720.

[5]陈炜,佟丽娜,宋全军,等.基于惯性传感器件的跌倒检测系统设计[J].传感器与微系统,2010,29(8):117-119.

[6]吴凯,吴效明.多生理参数远程虚拟检测仪的设计与实现[J].微计算机信息,2006(1):145.

[7]孙守军,吴凯,吴效明.基于蓝牙技术的无线移动监护系统[J].中国医疗器械杂志,2006,30(00):349-351.

[8]李艳峥,吴水才.社区医疗监护系统的研究进展[J].医疗设备信息,2006,21(12):34-35.