基于差分进化的彩色图像数字版权保护算法研究

摘要

网络自由、免费、开放的特性使得数字多媒体信息的交流和传输越来越广泛、迅速，同时也给数字产品的版权保护带来了巨大冲击。数字水印技术通过将数字产品的版权信息隐藏，在不妨碍产品正常使用的情况下，有效地完成了对数字产品信息内容的保护。图像则是数字多媒体数据的重要表现形式，实际生活中彩色图像较二值或灰度图像的应用更为常见，基于彩色图像的数字水印算法的研究越来越受到人们的关注。因此，利用数字水印技术实现对彩色图像数字版权保护的研究具有很大的实用价值。
　　本文主要研究了基于差分进化的彩色图像数字版权保护算法，本文的主要工作如下：
　　（1）提出了一种基于差分进化的彩色图像水印算法。由于彩色图像较二值图像或灰度图像所表达的信息量更多，在现实生活中的应用范围更加广泛。因此，将彩色图像作为水印算法的载体图像，结合人类视觉模型并利用颜色空间转换原理对载体图像进行相关处理。利用差分进化算法较强的鲁棒性以及全局收敛特性，进而寻找水印信息的最佳嵌入强度最终完成水印嵌入。将该算法与相关水印算法在不可见性和鲁棒性上分别进行对比分析。
　　（2）提出了一种改进的基于差分进化的彩色图像水印算法。标准差分进化的种群初始化过程主要利用随机函数生成，种群的多样性较差，对寻找合适的水印嵌入强度有一定的局限性。为此，引入佳点集理论使水印算法种群初始化更为均匀，并利用自适应参数对差分进化算法的局部寻优现象进行优化。最后，将新算法和相关水印方案进行实验对比。
　　（3）提出了一种基于差分进化的大容量彩色图像水印算法。数字水印除不可见性和鲁棒性这两种基本特性之外，水印的嵌入容量也是衡量算法性能的重要影响因素。为此，采用改进的差分进化彩色图像水印算法选择三种颜色通道对应嵌入水印量的最佳值，将彩色水印对应的嵌入到彩色载体图像中。实验表明该水印方案在保证良好的鲁棒性和不可见性前提下，有效地增加了水印的嵌入量。
　　本文引入差分进化对彩色图像水印算法进行改进，对水印的嵌入强度进行自适应选择，采用佳点集理论提高差分进化彩色图像水印算法的运行效率，并以彩色图像作为水印图像提高水印的嵌入容量。验证算法的有效性与实用性，为以后的水印算法优化研究提供参考，并促进差分进化算法在数字水印领域的发展和应用研究。