數(shù)字視頻水印嵌入和抽取算法研究.pdf

1、數(shù)字水印技術(shù)是通過(guò)一定的算法將一些版權(quán)標(biāo)志性信息直接嵌入到多媒體數(shù)據(jù)當(dāng)中，但不影響數(shù)字多媒體的效果和使用價(jià)值，并且不能被人的知覺(jué)系統(tǒng)覺(jué)察或者注意到，只有通過(guò)專用的檢測(cè)器才能抽取。數(shù)字水印最初研究的重點(diǎn)是數(shù)字圖像水印，已經(jīng)取得了不少的研究成果，而基于視頻水印的技術(shù)和應(yīng)用研究還相對(duì)較少，數(shù)字視頻產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)亟需解決。
　　視頻水印算法大致可分為時(shí)空域、變換域和壓縮域算法。傳統(tǒng)的時(shí)空域算法在不可見(jiàn)性和安全性方面表現(xiàn)差，抗時(shí)間同步攻擊能

2、力差；傳統(tǒng)的變換域算法意圖將視頻幀基于一組標(biāo)準(zhǔn)基進(jìn)行分解，對(duì)幀圖像來(lái)講，這種分解不是幀圖像的最佳表示；而壓縮域算法在實(shí)時(shí)性和大容量上較難統(tǒng)一，本文針對(duì)上述問(wèn)題提出了相應(yīng)的算法。矢量量化技術(shù)是目前廣為流行的多媒體數(shù)據(jù)的有損壓縮技術(shù)，它已經(jīng)被應(yīng)用于圖像壓縮很多年了，本文率先將矢量量化應(yīng)用于視頻壓縮編碼，并針對(duì)編碼方案設(shè)計(jì)了多功能水印算法。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)造性研究成果如下：
　　1．基于塊分類圖像水印算法，引入運(yùn)動(dòng)塊的概念，提出了基于

3、塊分類的數(shù)字視頻魯棒水印算法。算法根據(jù)數(shù)字視頻序列幀間運(yùn)動(dòng)信息和幀內(nèi)細(xì)節(jié)信息對(duì)圖像塊進(jìn)行分類，選擇既屬細(xì)節(jié)塊又屬運(yùn)動(dòng)塊的圖像塊嵌水印，嵌入過(guò)程采用位平面替換的思想。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了算法的有效性。
　　2．在分析了DCT和SVD圖像水印算法的基礎(chǔ)上，提出了基于DCT域奇異值分解的數(shù)字視頻魯棒水印算法。算法首先將視頻幀的Y分量分塊進(jìn)行 DCT，選取直流和低頻 DCT系數(shù)進(jìn)行奇異值分解，對(duì)奇異值系數(shù)量化嵌水印，并對(duì)所提算法進(jìn)行了攻擊實(shí)

4、驗(yàn)。
　　3．在分析了基于運(yùn)動(dòng)矢量視頻水印算法的基礎(chǔ)上，本文提出通過(guò)調(diào)整半像素精度運(yùn)動(dòng)矢量與整數(shù)精度運(yùn)動(dòng)矢量之間的夾角，在壓縮過(guò)程中嵌水印的視頻水印算法。另外，本文在分析可變長(zhǎng)碼域視頻水印算法的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整相鄰可變長(zhǎng)碼中DCT交流量化系數(shù)之間的關(guān)系嵌入水印，為了增加嵌入容量，對(duì)視頻幀的色差分量也嵌入水印，仿真結(jié)果表明算法在滿足實(shí)時(shí)性、大容量的同時(shí)對(duì)視頻質(zhì)量沒(méi)有影響。
　　4．基于矢量量化圖像水印算法，提出基于矢量量化的多

5、功能視頻水印算法。本文結(jié)合矢量量化技術(shù)和H.263壓縮標(biāo)準(zhǔn)，首先設(shè)計(jì)了基于空域矢量量化和變換域矢量量化的視頻壓縮方案。針對(duì)空域矢量量化視頻壓縮方案，算法利用 I幀 DCT直流系數(shù)的極性嵌入魯棒水印，利用碼字?jǐn)U展技術(shù)在 P幀預(yù)測(cè)差值矢量的量化索引中嵌入脆弱水印。針對(duì)變換域矢量量化視頻壓縮方案，利用碼字索引標(biāo)記技術(shù)分別將數(shù)字指紋和魯棒水印嵌入 I幀低頻和中頻 DCT系數(shù)矢量索引中，利用索引受限技術(shù)將低頻和中頻矢量索引的信息嵌在高頻矢量索引中