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基于小波变换的数字图像水印技术研究

基于小波变换的数字图像水印技术研究

作者：崔得龙西南交通大学

学位级别：硕士

随着计算机和网络技术的飞速发展,数字图像、音频、视频等数字产品越来越需要一种有效的版权保护方法,数字水印在技术上为保护多媒体信息和保证其安全使用提供了一种新的解决思路,已成为多媒体信息安全研究领域的一个热点。所谓数字水... 详细信息

随着计算机和网络技术的飞速发展,数字图像、音频、视频等数字产品越来越需要一种有效的版权保护方法,数字水印在技术上为保护多媒体信息和保证其安全使用提供了一种新的解决思路,已成为多媒体信息安全研究领域的一个热点。所谓数字水印技术就是将数字信息如产品序列号、文本内容、图像标志等版权信息嵌入到多媒体数据中,以起到版权保护、秘密通信、数据文件的真伪鉴别等作用。本文以静止数字图像为研究对象,设计了三种数字水印嵌入和提取算法。首先,设计了一种感兴趣区域认证和篡改检测数字水印算法。该算法将水印信息随机嵌入到图像背景区域的小波分解系数中,hash码用来检测感兴趣区域是否发生了篡改,并判断是否从图像背景区域提取水印重建感兴趣区域。实验表明,此算法嵌入的水印除具有良好的不可见性和鲁棒性外,更重要的是能够精确定位被篡改区域。其次,设计了一种基于亮度CSF(Contrast Sensitivity Function)的可逆可见数字水印算法。该算法基于宿主图像特性和水印图像特性计算小波域拉伸系数,同时由用户密钥确定水印信息的嵌入位置。密钥所有者可依据密钥完全移去水印,恢复原始图像,非法用户则不能在保证图像质量的前提下有效的去除水印。最后,设计了一种基于DT-CWT(Dual Tree Complex Wavelet Transform)的抗几何攻击的数字水印算法。该算法在不需要原始图像的情况下,通过计算相应的特征矩阵对遭受几何攻击的图像进行参数估计。实验表明,该算法可用于对图像遭受的对称缩放、非对称缩放、旋转等几何攻击进行校正,确保水印嵌入与检测的同步。随着科学技术的发展和社会的进步,数字水印技术也会不断的推陈出新,希望本文所设计的方法能够对数字水印技术的发展做出微薄的贡献。

关键词：图像水印感兴趣区域可见水印可逆水印几何攻击

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基于范重心的自适应量化音频盲水印算法

南京理工大学学报 2015年第1期39卷 50-55页

作者：崔得龙弓云峰余桂兰广东石油化工学院计算机与电子信息学院广东茂名525000 广东省石化装备故障诊断重点实验室广东茂名525000

为了实现数字音频版权保护,利用音频信号低阶统计量的稳定性和离散余弦变换的去相关性,设计了一种基于范重心的自适应量化音频盲水印算法。原始音频信号按固定长度分帧,计算分帧音频范重心坐标并确定水印嵌入候选区域,水印信息自适应量... 详细信息

为了实现数字音频版权保护,利用音频信号低阶统计量的稳定性和离散余弦变换的去相关性,设计了一种基于范重心的自适应量化音频盲水印算法。原始音频信号按固定长度分帧,计算分帧音频范重心坐标并确定水印嵌入候选区域,水印信息自适应量化嵌入选中的离散余弦变换中低频系数。实验结果证明:该音频水印算法具有鲁棒性和有效性,同时密钥的使用保证了算法的安全性。

关键词：音频水印鲁棒水印范重心离散余弦变换自适应水印盲水印原始音频信号

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局部维度改进的教与学优化算法

浙江大学学报（工学版） 2018年第11期52卷 2159-2170页

作者：何杰光彭志平崔得龙李启锐广东石油化工学院计算机与电子信息学院广东茂名525000

针对原始教与学优化算法局部搜索能力不强和进化后期容易陷入局部最优的问题,提出基于局部维度改进和自学习扰动的教与学优化算法.将局部维度改进融入教和学2个阶段,将个体的高质量维度变量保留到下一代,不断改善低质量维度变量,提高算... 详细信息

针对原始教与学优化算法局部搜索能力不强和进化后期容易陷入局部最优的问题,提出基于局部维度改进和自学习扰动的教与学优化算法.将局部维度改进融入教和学2个阶段,将个体的高质量维度变量保留到下一代,不断改善低质量维度变量,提高算法的细粒度搜索能力.提出一种混合全局维度改进和局部维度改进的个体更新方式,通过2种改进权重的逐代变化实现算法早期全局搜索和后期局部探测的平衡.在新算法中增加基于个体最优位置和搜索边界信息的自学习阶段,使种群在进化后期仍能向最优解方向搜索,避免算法过早陷入局部最优.基于标准测试函数的仿真结果表明,相比于原始的教与学优化算法和当前其他优秀的改进版本,局部维度改进的教与学优化算法的收敛精度平均提高了10~2～10~5倍,收敛速度平均提高了2～3倍.

关键词：教与学优化算法局部维度改进自学习扰动混合策略

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一种矩形邻域结构的教学优化算法

电子学报 2019年第8期47卷 1768-1775页

作者：何杰光彭志平林伟豪崔得龙广东石油化工学院计算机学院

为了克服原始教学优化算法在求解复杂多峰函数时全局寻优精度不高和过早收敛的缺点,提出一种矩形邻域结构和个体扰动的教学优化算法.算法将种群空间设计为矩形结构,个体的矩形邻域由矩形厚度和围绕其的矩形区域个体决定,教和学两个阶段... 详细信息

为了克服原始教学优化算法在求解复杂多峰函数时全局寻优精度不高和过早收敛的缺点,提出一种矩形邻域结构和个体扰动的教学优化算法.算法将种群空间设计为矩形结构,个体的矩形邻域由矩形厚度和围绕其的矩形区域个体决定,教和学两个阶段都使用邻域最优个体引导搜索,加强了算法勘探新解和开发局部最优解的能力;为了防止算法过早陷入局部最优,增加了基于搜索边界信息引导的个体扰动阶段,使得种群即使在进化的后期仍能保持较好的多样性.对带有偏移和旋转的复杂函数进行仿真测试,结果表明新算法在求解精度和稳定性方面,在绝大多数情况下优于原始教学算法和其他一些近来的优秀改进教学算法.

关键词：教学优化算法矩形邻域结构邻域层数边界信息个体扰动种群多样性

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一种多反向学习的教与学优化算法

工程科学与技术 2019年第6期51卷 159-167页

作者：何杰光彭志平崔得龙李启锐广东石油化工学院计算机学院

针对原始教与学优化算法全局搜索和局部搜索协调不足、当前反向学习策略过于单一的问题,将多种反向学习策略同教与学优化算法相结合,提出一种基于多反向学习的教与学优化(MOTLBO)算法。首先,借鉴反向学习的思想,设计一种基于Sigmoid函... 详细信息

针对原始教与学优化算法全局搜索和局部搜索协调不足、当前反向学习策略过于单一的问题,将多种反向学习策略同教与学优化算法相结合,提出一种基于多反向学习的教与学优化(MOTLBO)算法。首先,借鉴反向学习的思想,设计一种基于Sigmoid函数且随进化代数逐渐变化的非线性混合反向学习模型,模型综合考虑了问题的搜索边界信息和种群的历史搜索信息;其次,在原始教与学算法教和学两个阶段的基础上,增加了基于搜索边界指导的自学习阶段,增强了种群的多样性;最后,将混合反向学习模型与算法的各阶段相结合,根据各阶段的不同特征,设计了基于均值个体、随机个体和最优个体的反向解计算方法,充分吸收种群的历史搜索经验,提高算法的收敛精度和速度。采用具有不同特征的Benchmark测试函数对算法的非线性混合反向学习模型和收敛性能进行测试,实验结果表明:非线性混合反向学习模型相对于单一的边界信息反向学习或种群信息反向学习,具有更强的全局搜索和局部探测能力;而与原始教与学优化算法及其改进算法相比,MOTLBO算法在获得较高的收敛精度和稳定性的同时保持了更快的收敛速度,其综合性能得到较大提升。此外,对扩频雷达相位编码求解的实验结果进一步表明,MOTLBO算法能有效避免陷入局部最优,亦适用于求解实际的工程优化问题。

关键词：教与学优化算法反向学习搜索边界种群信息非线性混合模型

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基于种群多样性的自适应乌鸦搜索算法

浙江大学学报（工学版） 2022年第12期56卷 2426-2435页

作者：何杰光彭志平崔得龙李启锐广东石油化工学院计算机学院广东茂名525000 江门职业技术学院信息工程学院广东江门529030 广东石油化工学院广东省石化装备故障诊断重点实验室广东茂名525000

针对原始乌鸦搜索算法对种群多样性控制不强、个体位置更新方式单一、局部搜索精细度不高等缺点,提出新的自适应乌鸦搜索算法.设计多种搜索引导个体,基于进化不同阶段的种群多样性,实现搜索引导个体的自适应选择策略,使算法在迭代前期... 详细信息

针对原始乌鸦搜索算法对种群多样性控制不强、个体位置更新方式单一、局部搜索精细度不高等缺点,提出新的自适应乌鸦搜索算法.设计多种搜索引导个体,基于进化不同阶段的种群多样性,实现搜索引导个体的自适应选择策略,使算法在迭代前期加强全局勘探,在迭代后期强化局部开发.结合正余弦搜索理念,构建基于线性递减、混合正余弦震荡递减的多种飞行长度控制参数及相应的多种搜索方式,提升算法的搜索遍历性,增加算法在迭代后期找到更优解的概率.为了验证新算法的有效性,通过标准测试函数,将新算法与原始乌鸦搜索算法、改进乌鸦搜索算法和其他优秀的智能优化算法进行仿真实验,比较分析各算法的收敛精度、收敛速度、稳定性、Wilcoxon符号秩检验和Friedman检验.实验结果表明,新算法的性能优于其他比较算法的性能,新算法实现了全局勘探和局部开发、收敛精度和收敛速度的平衡.

关键词：群智能优化乌鸦搜索算法种群多样性搜索引导个体自适应选择正余弦搜索

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多层次校企合作框架下校内创新实验室建设

实验技术与管理 2013年第12期30卷 31-33页

作者：左敬龙余桂兰崔得龙广东石油化工学院电子信息工程系广东茂名525000

针对普通高校与企业建立校企共建实验室存在的问题,提出多企业、多层次的校企合作框架,以整合小规模多企业的校企合作和多层次合作的方式,建成一定规模的校企合作平台,并讨论了按照多层次校企合作框架建立校内创新实验室的实施方案。多... 详细信息

针对普通高校与企业建立校企共建实验室存在的问题,提出多企业、多层次的校企合作框架,以整合小规模多企业的校企合作和多层次合作的方式,建成一定规模的校企合作平台,并讨论了按照多层次校企合作框架建立校内创新实验室的实施方案。多层次校企合作框架下的创新实验室建设,具有执行难度低、提升学生创新能力见效快、培养效果好的明显优势。

关键词：校企合作多层次创新实验室

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一种鲁棒音频零水印算法

华中师范大学学报（自然科学版） 2011年第1期45卷 48-53页

作者：崔得龙左敬龙彭志平广东石油化工学院计算机与电子信息学院广东茂名525000

为了实现数字音频的版权保护,根据音频信号的短时平稳特性和离散小波变换的多分辨率分析特性,设计了一种基于范重心和提升小波变换的数字音频零水印算法.算法首先将音频信号进行分帧,其次对分帧音频进行三级小波提升,提取低频近似分量... 详细信息

为了实现数字音频的版权保护,根据音频信号的短时平稳特性和离散小波变换的多分辨率分析特性,设计了一种基于范重心和提升小波变换的数字音频零水印算法.算法首先将音频信号进行分帧,其次对分帧音频进行三级小波提升,提取低频近似分量的范重心,并根据分量范重心与均值向量之间的关系生成特征向量,最后将特征向量与水印运算得到代表原始音频的版权信息.实验结果表明,该算法对音频信号遭受的常见攻击具有较强的鲁棒性,同时密钥的使用保证了算法的安全性.

关键词：音频水印零水印鲁棒水印提升小波范重心

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组合NMF和SVD的鲁棒图像零水印算法

计算机应用与软件 2013年第11期30卷 319-323页

作者：崔得龙弓云峰左敬龙广东石油化工学院计算机与电子信息学院广东茂名525000 广东省石化装备故障诊断重点实验室广东茂名525000

为了解决现有数字水印中鲁棒性和不可感知性之间的矛盾,设计一种组合非负矩阵分解和奇异值分解的鲁棒图像零水印算法。首先对原始图像进行不重叠分块,分别对每子块图像进行秩为r的非负矩阵分解;然后对非负矩阵得到的系数矩阵作奇异值分... 详细信息

为了解决现有数字水印中鲁棒性和不可感知性之间的矛盾,设计一种组合非负矩阵分解和奇异值分解的鲁棒图像零水印算法。首先对原始图像进行不重叠分块,分别对每子块图像进行秩为r的非负矩阵分解;然后对非负矩阵得到的系数矩阵作奇异值分解得到特征向量;最后将特征向量和水印的运算得到代表原始图像版权信息的零水印序列。实验结果表明该方案在有效降低算法复杂度的同时对常见信号处理具有很强的鲁棒性。

关键词：数字水印零水印非负矩阵分解奇异值分解