基于遺傳算法的魯棒數(shù)字圖像水印研究.pdf

1、由于互聯(lián)網(wǎng)和計算機工業(yè)的迅猛發(fā)展，為信息存儲提供了極大的便利，但是隨之而來的副作用是人們可以輕易地復(fù)制并傳播沒有授權(quán)的數(shù)字多媒體信息，這給數(shù)字產(chǎn)品的作者和生產(chǎn)者都帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此版權(quán)保護(hù)成為急待解決的問題。數(shù)字水印作為一項解決這個難題很有潛力的關(guān)鍵技術(shù)，成為學(xué)術(shù)界研究的熱點。在數(shù)字作品的傳輸過程中，常見的壓縮、濾波、以及噪聲等都對水印構(gòu)成了一定的威脅，為了能夠有效地保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品，研究對各種攻擊具有良好魯棒性的數(shù)字水印技術(shù)具有重

2、要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)價值。 本文通過引入遺傳算法，合理分析圖像內(nèi)部特征，提出了多種魯棒數(shù)字水印算法，為數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了一些有效解決方案。 首先，提出了適用于數(shù)字水印的自適應(yīng)遺傳算法(AGA)。根據(jù)數(shù)字水印的特點，設(shè)計了兼顧全局搜索性能和算法復(fù)雜度的自適應(yīng)交叉和變異算子，從理論和實驗兩方面證明了其全局優(yōu)化能力；簡化了適應(yīng)度的設(shè)計，避免了多目標(biāo)優(yōu)化中權(quán)重參數(shù)的人工設(shè)置。 其次，提出了8×8DCT域自適應(yīng)遺

3、傳擴(kuò)頻水印模型(GSSW)。利用改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化DCT域最佳水印嵌入系數(shù)集合，利用DCT頻域特點將水印相對嵌入改進(jìn)為絕對嵌入，并設(shè)計了只包含魯棒性量度的適應(yīng)度函數(shù)。實驗結(jié)果顯示，在高保真度前提下，算法魯棒性明顯提升，并且水印算法的安全保密性也由于遺傳算法的隨機特性而得到了保證。 再次，從不同的角度提出了三套改進(jìn)的下采樣盲水印算法(ISW-1、ISW-2和ISW-3)。通過深入研究影響下采樣算法性能的幾個關(guān)鍵因素：水印嵌入順序序列

4、、傳輸模型、嵌入系數(shù)和嵌入強度，分別得出了三套增強算法魯棒性的方案：1、提出了自適應(yīng)調(diào)整水印嵌入順序序列的遺傳下采樣盲水印模型(ISW-1)，利用遺傳算法來避免按照確定或隨機順序添加水印時產(chǎn)生的“塊”效應(yīng)。2、提出了小波域中分組傳輸下采樣盲水印模型(ISW-2)。經(jīng)過分析下采樣盲水印算法在傳輸過程中受攻擊的特點，發(fā)現(xiàn)其可能受到“不完整攻擊”導(dǎo)致魯棒性下降的缺點，提出了分組傳輸?shù)男履Ｐ涂梢员苊膺@一缺點。3、提出了基于SPIHT感知模型的遺

5、傳下采樣盲水印模型(ISW-3)。利用SPIHT編碼技術(shù)將擴(kuò)頻水印分量嵌入到感知重要的系數(shù)中，并利用遺傳算法在重要性不同的小波頻段自適應(yīng)選擇最優(yōu)的嵌入強度。上述三種改進(jìn)方案在不降低宿主圖像視覺質(zhì)量的前提下，都提升了算法對JPEG壓縮編碼、低通和高斯噪聲等常見攻擊的魯棒性。 最后，提出了一個對稱的遺傳無損二值盲水印算法(SGLBW)。通過構(gòu)造新的DCT域極性模板和新的水印嵌入提取策略，算法時間復(fù)雜度減少了約1/3，并克服了原有嵌入