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基于多目标优化的水印方案研究及实践

作　者: 邱俊强
导　师: 董守斌; 邓小丹
学　校: 华南理工大学
专　业: 计算机技术
关键词: 数字水印量化索引调制遗传算法多目标优化
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
引　用: 0次
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内容摘要

随着互联网技术的飞速发展，计算机、打印机和扫描仪的普及应用，这些都给我们带来了很大的便利，但同时版权保护问题也日益严重。水印技术给保护多媒体信息版权的方面提供了可行的解决方案，引起了越来越多的人员重视。经典的量化索引调制（Quantization Index Modulation, QIM）水印嵌入算法具有强鲁棒性且易实现的优点，近年来被广泛研究和使用。本文所应用的算法也是基于量化索引调制算法的，文中分析了该算法对幅值缩放敏感的缺点，认识到QIM算法的嵌入位置和量化步长的确定是影响水印系统性能的关键。为此，文中结合遗传算法和多目标优化算法用以提高系统的透明性能和鲁棒性能，侧重于这个实现过程的研究，并通过MATLAB实现水印方案。本文归纳总结了数字水印技术的基本知识，介绍了遗传优化算法、多目标优化算法，分析了经典QIM算法的特点。在经典的QIM水印系统中结合遗传算法，以嵌入位置和量化步长作为优化参数，水印透明性和鲁棒性的加权作为性能函数，利用了遗传算法优良的全局搜索能力寻找最佳的嵌入参数；同时也对算法的量化步长做了适当的修改，用以提高经典QIM算法抵抗图像幅值缩放的能力。由于透明性和鲁棒性都是水印系统需要优化的性能指标，这是一个多目标优化的问题，为此可以加入多目标优化算法，方案实现时简化了适应度函数的设计并避免了人工设置目标权重的不足。本论文也着重于基于MATLAB的实现过程，并且用实验数据对水印方案的性能进行比对。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-16
  1.1 数字水印的研究目的及意义  10
  1.2 数字水印的研究现状  10-14
  1.3 本文的工作及结构安排  14-16
    1.3.1 本文的工作  14
    1.3.2 本文的结构安排  14-16
第二章数字水印技术及进化算法介绍  16-28
  2.1 数字水印技术  16-19
    2.1.1 数字水印分类  16-18
    2.1.2 数字水印的攻击方法  18
    2.1.3 数字水印技术的评价标准  18-19
  2.2 水印理论数学模型  19-21
    2.2.1 失真受限的多路复用模型  19-20
    2.2.2 等效的超级信道模型  20-21
  2.3 量化索引调制（QIM）的算法原理  21-22
  2.4 进化算法  22-26
    2.4.1 遗传算法  23-25
    2.4.2 多目标优化算法  25-26
  2.5 本章小结  26-28
第三章基于遗传算法的 GA-QIM 水印  28-43
  3.1 基于遗传算法的 QIM 水印方案  28-32
    3.1.1 GA-QIM 水印的优化策略  28-30
    3.1.2 GA-QIM 水印的嵌入  30-31
    3.1.3 GA-QIM 水印的提取  31-32
  3.2 QIM 算法的实现  32-36
    3.2.1 QIM 量化器的设计  32-33
    3.2.2 QIM 的水印嵌入  33-35
    3.2.3 QIM 的水印提取  35-36
  3.3 GA-QIM 算法的实现  36-37
  3.4 实验过程以及结果对照分析  37-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章基于多目标优化的 NSGA-QIM 水印  43-52
  4.1 基于多目标优化的 QIM 数字水印方案  43-46
    4.1.1 NSGA-II 算法步骤  44-45
    4.1.2 NSGA-QIM 的水印嵌入  45
    4.1.3 NSGA-QIM 的水印提取  45-46
  4.2 NSGA-QIM 的程序实现  46-48
  4.3 实验过程以及结果对照分析  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章总结与展望  52-54
  5.1 总结  52
  5.2 展望  52-54
参考文献  54-57
攻读硕士学位期间取得的研究成果  57-58
致谢  58-59
答辩委员会对论文的Lf定意见  59

基于多目标优化的水印方案研究及实践

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