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基于遗传神经网络盲检测的音频水印技术研究

作　者: 郭琮
导　师: 杨义先
学　校: 北京邮电大学
专　业: 信息安全
关键词: 神经网络 遗传算法 音频水印 小波变换
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
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内容摘要


随着计算机技术和多媒体技术的飞速发展,音频作品盗版现象层出不穷,如何有效保护数字版权的问题越来越受重视.目前最有效保护音频作品版权信息的手段是数字水印技术。数字水印技术的关键是在于不影响音频作品可用性的前提下,向音频作品中嵌入含有版权信息的水印信息,且水印信息应该是鲁棒的,即音频信息在经过常见的处理和攻击后,水印依然可以提取并识别。由于BP神经网络能够良好地模拟含有水印的音频信号与水印之间的非线性关系,且具有良好的自学习、自适应、信息分布式存储和大规模并行处理的优点,近年来被广泛应用到音频水印的盲检测中。但BP神经网络仍然存在网络训练收敛速度过慢、收敛振荡等对网络性能造成影响的缺陷。为弥补BP网络的缺陷,本文使用遗传算法优化选择BP网络的初始权值种群,并将最优解作为BP网络的初始权值进行第二次训练.将遗传优化的BP网络应用到小波域音频水印的盲检测中,提出了一种基于遗传神经网络盲检测的音频水印系统。实验证明该水印系统对于音频信号的影响具有良好的不可感知性,训练过程相对于传统BP神经网络具有更快的收敛速度等特性,且提取的水印相对于BP神经网络提取的水印具有更小的失真度。本文主要研究内容如下：1)介绍了音频数字水印、神经网络、遗传算法的原理、特性以及模型,并介绍了三种该技术在国内外的研究现状。2)提出了一种基于BP神经网络盲检测的小波域水印系统：将水印嵌入到音频信号三级小波分解后的低频系数中,讨论了BP神经网络结构及参数的确定,使用BP神经网络对未受攻击的音频信号以及经过了五种常用攻击的音频信号分别进行网络训练以及水印提取,并给出了实验数据。实验数据显示该提取方法对各种攻击具有一定的鲁棒性,但仍有一定的提升空间,且BP网络训练过程中收敛较慢。3)利用遗传算法对BP网络的初始权值进行优化选择。利用遗传优化的BP神经网络对载有水印的音频和经过了五种攻击的含水印音频分别进行网络训练和水印提取,并与传统BP神经网络的实验结果进行比对。实验数据表明优化神经网络训练过程中收敛速度更快,在水印盲检测应用中提取的水印更接近原始水印的结论。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 研究的背景和意义  10-11
  1.2 研究现状  11-13
  1.3 研究内容与章节安排  13-15
第二章 背景知识介绍  15-36
  2.1 音频数字水印  15-21
    2.1.1 音频数字水印的模型  15-17
    2.1.2 音频数字水印的特性和应用  17-19
    2.1.3 音频数字水印的常见攻击类型  19
    2.1.4 音频数字水印系统的评价准则  19-21
  2.2 人工神经网络  21-30
    2.2.1 人工神经网络的发展  22-23
    2.2.2 人工神经网络基本特征  23-29
    2.2.3 神经网络常用模型  29-30
  2.3 遗传算法  30-35
    2.3.1 遗传算法的发展  30-31
    2.3.2 遗传算法基本特征  31-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章 基于BP网络盲检测的音频水印系统  36-58
  3.1 水印嵌入算法  37-40
    3.1.1 水印预处理  37-38
    3.1.2 小波变换及水印嵌入  38-40
  3.2 BP神经网络学习  40-45
    3.2.1 BP神经网络训练算法  41-43
    3.2.2 网络参数和结构的确定  43-45
  3.3 水印提取算法  45-47
    3.3.1 基于关系的提取算法  45-46
    3.3.2 基于BP神经网络的提取  46-47
  3.4 实验数据及分析  47-57
    3.4.1 水印嵌入  47-48
    3.4.2 水印提取  48-57
  3.5 本章小结  57-58
第四章 基于遗传BP网络盲检测的音频水印系统  58-68
  4.1 遗传算法与BP神经网络结合方法  59-62
  4.2 实验数据及分析  62-67
    4.2.1 遗传算法优化神经网络  62-63
    4.2.2 水印提取  63-67
  4.3 本章小结  67-68
第五章 总结与展望  68-70
  5.1 本文工作总结  68-69
  5.2 下一步工作展望  69-70
参考文献  70-72
攻读学位期间发表的学术论文  72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
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