论文摘要
随着信息技术和计算机网络技术的飞速发展,图像、视频等数字多媒体产品越来越多被创作出来并在网络上传播。这也使得数字多媒体领域需要一种安全有效的版权保护技术。作为信息隐藏领域里的一个重要分支,数字水印技术在这个背景下产生,并为多媒体的版权保护提供了一种崭新的思路。数字水印技术将包含特殊信息的水印嵌入在数字多媒体中,并在需要的时候通过对水印提取辨别来确认版权等信息。本文以目前流行的MPEG-2视频为研究对象,介绍了数字水印技术的基本框架,并对视频水印技术进行详细分析。本文对MPEG-2中I帧的提取并解码和图像点特征提取这两个环节进行了重点研究,最终在此基础上提出了一种基于I帧图像点特征的MPEG-2视频水印方案,将水印嵌入在I帧的角点上。最后对方案进行仿真测试。本文的主要研究内容和创新如下:（1）由于水印要嵌入在I帧上,因此提取I帧是水印系统的必需技术环节。本文对MPEG-2视频压缩标准进行详细的分析和研究,结合MPEG-2视频的基本码流结构,设计并实现了一种在视频压缩域中提取I帧码流的算法;然后对MPEG-2标准文档中的解码算法进行裁剪,使之仅仅适用于对I帧码流进行解码。这两个过程完成以后就实现了只对MPEG-2视频的I帧进行解码。相对于解码整个MPEG-2视频后再提取I帧,显然前者的效率要高得多。（2）水印比特要嵌入在I帧图像的角点上,因此本文对图像点特征进行了分析,重点研究了Harris算子,首先实现了一种基于Harris算子的角点提取方法,然后对其进行改进,采用矩阵的行列式和迹来计算角点检测算子,以避免复杂的矩阵特征值分解,以适应对大量I帧进行角点检测的需要。视频的数据量通常是很大的,对Harris算子进行简化能明显提高水印系统的效率。（3）根据提出的基于I帧图像角点的MPEG-2视频水印算法,实现了一个完整的数字水印系统,并进行隐蔽性和抗攻击性测试。结果表明,在人类的视觉范围内,很难分辨视频在嵌入水印前后的变化;在没有受到任何攻击和干扰的情况下,嵌入在视频载体中的水印可以完全正确地提取出来;在受到几何攻击和码率高于1Mbit/S的压缩攻击时,水印比特也能被顺利地提取并鉴别。