基于转码的数字视频水印研究

论文摘要

互联网的飞速发展与数字视频媒体的广泛应用在给人们带来便利的同时也带来了数字内容的非法复制和盗版等版权保护问题,传统的密码学对此无能为力,因此,新的视频水印技术应运而生了,它为解决这一问题提供了有效的技术手段。所谓视频水印是指将能够证明所有者身份的版权信息不可见地隐藏到视频文件中的技术,它是信息隐藏的一种,近年来逐渐成为信息安全领域的一个研究热点。与此同时,由于计算机网络状况和终端处理能力的不同,各种转码诸如码率、帧率、空间分辨率、编码格式的转码相继出现,这又给视频水印技术带来了巨大的挑战,视频水印能不能有效地抗转码攻击成为一个迫切需要解决的问题。本文以MPEG2编解码标准为基础,在深入分析各种转码技术的基础上,结合视频水印的不可见性和鲁棒性,分别提出了抗空间分辨率缩减转码和比特率缩减转码的视频水印技术。主要研究内容如下:1.对数字水印技术的研究现状、特点、主要应用领域进行了系统的综述。阐述了视频水印技术自身的技术特点,全面介绍了各种类型的视频水印技术及其相关算法,并对各种水印算法的优缺点进行了讨论。2.提出了一种抵抗空间分辨率缩减转码的视频水印算法。首先将水印扩频,然后将原始视频序列的每个8 8块进行DCT变换,并根据纹理特性将其分为三类:纹理、边缘和平滑区,再根据空间分辨率缩减转码算法的特点,再将扩频后的水印序列嵌入到每个DCT块的三个低频系数中。嵌入时,根据人类视觉模型和块的分类决定嵌入强度,自适应地嵌入。实验结果表明,该算法不仅可以抵抗空间分辨率缩减转码的攻击,还取得了良好的视觉效果,同时对噪声攻击、压缩攻击、帧删除和帧交换攻击等都具有较好的鲁棒性。3.提出了一种抵抗比特率缩减转码的视频水印算法。根据比特率缩减转码算法的特点,结合人眼对高速运动区域失真不敏感的特点,将水印嵌入到较大的运动矢量中去。考虑到B帧参考P帧,P帧的改变将会进一步影响到B帧,产生漂移误差,因此水印只嵌入到B帧的运动矢量中。实验结果表明,水印具有良好的视觉效果,可以抵抗比特率缩减转码的攻击,并对几种常见的攻击方法具有较好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 发展数字版权保护技术的重要性
• 1.1.2 发展数字版权保护技术的迫切性
• 1.2 数字视频水印技术
• 1.2.1 视频水印技术
• 1.2.2 数字视频水印技术特点及应用
• 1.3 数字视频水印技术分类
• 1.3.1 基于原始域的视频水印算法
• 1.3.2 基于压缩域的视频水印算法
• 1.4 本文主要工作及结构安排
• 第2章 视频转码技术
• 2.1 视频转码简介
• 2.2 常见的视频转码技术
• 2.2.1 比特率缩减的视频转码技术
• 2.2.2 分辨率缩减的视频转码技术
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于空间分辨率缩减转码的视频水印
• 3.1 引言
• 3.2 空间分辨率缩减转码算法概述
• 3.2.1 像素域算法
• 3.2.2 DCT 域算法
• 3.3 基于空间分辨率缩减转码的视频水印
• 3.3.1 人类视频掩蔽模型及JND 的计算
• 3.3.2 水印嵌入和提取
• 3.3.3 水印检测
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 空间分辨率缩减
• 3.4.2 水印的不可见性
• 3.4.3 噪声攻击实验
• 3.4.4 MPEG2 和AVS 压缩攻击试验
• 3.4.5 帧删除与帧交换攻击
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于比特率缩减转码的视频水印
• 4.1 引言
• 4.2 基于比特率缩减转码的视频水印
• 4.2.1 水印嵌入
• 4.2.2 水印提取
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 比特率缩减
• 4.3.2 水印的不可见性
• 4.3.3 重压缩
• 4.3.4 噪声攻击实验
• 4.4 在H.264 中的探讨
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历