視頻編碼中數字水印算法的研究.pdf

1、伴隨著計算機技術和多媒體技術的飛速發(fā)展，多媒體數據的數字化為多媒體信息(數字文本、圖像、音頻和視頻等)的存取提供了極大的便利。網絡技術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。但是隨之出現的問題也十分嚴重，作品侵權、篡改更加容易。因此版權保護問題變得越來越重要。
　　信息隱藏作為多媒體信息安全的一個重要手段，近幾年來已經成為信息處理與信息安全領域的研究熱點。作為信息隱藏技術主要分支的數字水印技術，要求在不破

2、壞原數據欣賞價值的前提下，將數字、序列號、文字、圖像標志等信息嵌入到多媒體數據中，以起到版權保護、秘密通信、數據文件的真?zhèn)舞b別和產品標識等作用。目前圖像水印技術發(fā)展比較成熟，視頻水印技術明顯滯后于圖像水印技術，但是由于視頻水印技術自身所具有的研究價值和潛在的市場需求，視頻水印技術逐漸成為信息安全領域的一個熱點。本文以視頻為基礎，研究視頻中的數字水印問題。論文的主要研究內容如下：
　　首先，系統(tǒng)的綜述了視頻水印技術的特性、主要應用領

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

4、其劃分為若干子序列，對子序列進行一維DCT變換，采用擴頻思想在變換后的高頻系數嵌入水印位，水印嵌入強度由DCT域JND（Just-Noticeable Distortion）模型完全的動態(tài)自適應調節(jié)。實驗結果表明該算法具有很好的不可見性，對不同視頻壓縮標準的不同碼率下的編碼、幀刪除、常見信號處理等攻擊有較好的魯棒性。而基于視覺特性的壓縮域視頻水印算法則主要利用了同一個宏塊的兩個相鄰亮度塊量化后的DCT系數之間的相關性。在兩相鄰塊內選取相

5、同位置的低中頻系數組成系數值對，每個系數值對嵌入一個水印位，對于需要修改的系數值對，修改對應JND值較大的那個系數的值，以盡量降低對視頻質量的影響。實驗結果表明該算法對重編碼、多次重編碼有很好的性能，同時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在分布式視頻編碼DVC(Distribute Video Coding)中的應用。一是利用相鄰幀之間具有較強相關性的特點，建立了分布式視

6、頻編碼的關鍵幀key幀嵌入和Wyner-Ziv幀中的水印檢測模型，并且能夠實現在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編碼的改進型Wyner-Ziv編碼框架中，利用編碼過程中產生的殘差DCT系數嵌入水印，實驗表明該算法對視頻質量影響較小。這兩種方法可實現在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，檢測數字內容的修改或假冒，達到篡改提示的目