視頻編碼中數(shù)字水印算法的研究.pdf

1、伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)字化為多媒體信息(數(shù)字文本、圖像、音頻和視頻等)的存取提供了極大的便利。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟使得多媒體信息發(fā)布形式愈加豐富，傳播變得愈加容易和快捷。但是隨之出現(xiàn)的問(wèn)題也十分嚴(yán)重，作品侵權(quán)、篡改更加容易。因此版權(quán)保護(hù)問(wèn)題變得越來(lái)越重要。
　　信息隱藏作為多媒體信息安全的一個(gè)重要手段，近幾年來(lái)已經(jīng)成為信息處理與信息安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。作為信息隱藏技術(shù)主要分支的數(shù)字水印技術(shù)，要求在不破

2、壞原數(shù)據(jù)欣賞價(jià)值的前提下，將數(shù)字、序列號(hào)、文字、圖像標(biāo)志等信息嵌入到多媒體數(shù)據(jù)中，以起到版權(quán)保護(hù)、秘密通信、數(shù)據(jù)文件的真?zhèn)舞b別和產(chǎn)品標(biāo)識(shí)等作用。目前圖像水印技術(shù)發(fā)展比較成熟，視頻水印技術(shù)明顯滯后于圖像水印技術(shù)，但是由于視頻水印技術(shù)自身所具有的研究?jī)r(jià)值和潛在的市場(chǎng)需求，視頻水印技術(shù)逐漸成為信息安全領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。本文以視頻為基礎(chǔ)，研究視頻中的數(shù)字水印問(wèn)題。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，系統(tǒng)的綜述了視頻水印技術(shù)的特性、主要應(yīng)用領(lǐng)

3、域，以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。并深入分析了常用的視頻水印模型，并對(duì)模型中典型水印算法的性能進(jìn)行了分析。
　　其次，結(jié)合人眼視覺(jué)特性HVS(Human Visual System)，提出基于視覺(jué)特性的DCT(Discrete Cosine Transform)域視頻水印算法和基于視覺(jué)特性的壓縮域視頻水印算法。前一種算法利用了DC直流系數(shù)的穩(wěn)定性，且為了滿足視頻水印算法的不可見(jiàn)性和魯棒性要求，我們將幀內(nèi)的所有DC直流組成的一維序列，然后將

4、其劃分為若干子序列，對(duì)子序列進(jìn)行一維DCT變換，采用擴(kuò)頻思想在變換后的高頻系數(shù)嵌入水印位，水印嵌入強(qiáng)度由DCT域JND（Just-Noticeable Distortion）模型完全的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法具有很好的不可見(jiàn)性，對(duì)不同視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的不同碼率下的編碼、幀刪除、常見(jiàn)信號(hào)處理等攻擊有較好的魯棒性。而基于視覺(jué)特性的壓縮域視頻水印算法則主要利用了同一個(gè)宏塊的兩個(gè)相鄰亮度塊量化后的DCT系數(shù)之間的相關(guān)性。在兩相鄰塊內(nèi)選取相

5、同位置的低中頻系數(shù)組成系數(shù)值對(duì)，每個(gè)系數(shù)值對(duì)嵌入一個(gè)水印位，對(duì)于需要修改的系數(shù)值對(duì)，修改對(duì)應(yīng)JND值較大的那個(gè)系數(shù)的值，以盡量降低對(duì)視頻質(zhì)量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法對(duì)重編碼、多次重編碼有很好的性能，同時(shí)由于水印提取同步優(yōu)化策略的使用，該算法也具有一定的抗幀刪除能力。
　　最后，研究了視頻水印技術(shù)在分布式視頻編碼DVC(Distribute Video Coding)中的應(yīng)用。一是利用相鄰幀之間具有較強(qiáng)相關(guān)性的特點(diǎn)，建立了分布式視

6、頻編碼的關(guān)鍵幀key幀嵌入和Wyner-Ziv幀中的水印檢測(cè)模型，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在Wyner-Ziv幀中水印的提取。二是嘗試直接在Wyner-Ziv幀中嵌入水印信息。在Wyner-Ziv幀部分intra編碼的改進(jìn)型Wyner-Ziv編碼框架中，利用編碼過(guò)程中產(chǎn)生的殘差DCT系數(shù)嵌入水印，實(shí)驗(yàn)表明該算法對(duì)視頻質(zhì)量影響較小。這兩種方法可實(shí)現(xiàn)在DVC中信息的隱藏，但是其魯棒性較差，可以作為易碎水印使用，檢測(cè)數(shù)字內(nèi)容的修改或假冒，達(dá)到篡改提示的目