抵抗分辨率缩减转码的视频水印技术研究

论文摘要

视频水印技术是数字水印技术的重要组成部分,是在视频信号当中嵌入不可觉察的秘密信息,实现数据的保护,隐蔽通信等功能。视频转码是非常常见的一种视频操作,对视频水印的检测与提取有较大的影响。而压缩域的视频转码技术由于其不用对视频压缩流进行完全解码和编码而得到越来越多的关注,针对抵抗转码的压缩域视频水印技术也成为一种迫切的现实需求。本文根据视频水印的特点和性能要求,结合视频转码过程,对压缩域的下采样转码算法进行了分析和研究,并提出了一种基于变换域的抵抗视频转码的数字视频水印技术。主要工作如下：（1）根据近几年压缩域视频水印技术和压缩域视频转码技术的研究现状,对压缩域视频水印的关键技术做了分析,指出了现有的一些压缩域水印技术在面对视频转码方面的局限性。在研究压缩域转码关键技术的基础上,通过实验对转码当中常用的分辨率下采样算法的压缩域处理进行了比较,指出了抵抗转码的视频水印需要结合视频转码的具体过程来选择嵌入位置和算法。对有代表性的视频水印算法经过各种转码操作之后的检测结果进行了实验分析,分析了重量化和分辨率缩减的转码过程对水印检测性能的影响。（2）提出了一种抵抗下采样转码攻击的压缩域视频水印算法,算法对下采样频域空间的对应中低频系数进行分析来确定服从正态分布的水印序列的嵌入位置,根据WATSON视觉感知模型的计算来控制嵌入水印时系数修改幅度,从而满足图像感知失真限制要求。根据DCT的线性性质,将实际的嵌入过程推导到下采样之前实现,避免了宿主信息不必要的丢失。实验结果表明该水印算法对一般的噪声攻击和转码过程当中最普遍的下采样处理具有较好的鲁棒性,水印的提取采取相关检测原理,不需要原始视频信息。本文使用Visual C++ 2005工具对上述研究进行了验证和分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究内容与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作与章节安排
• 第2章 压缩域视频水印关键技术分析
• 2.1 视频压缩概述
• 2.1.1 视频压缩原理
• 2.1.2 视频编码的一般过程
• 2.2 视频水印系统特征和评估框架
• 2.2.1 视频水印系统的基本特征
• 2.2.2 视频数字水印的特殊性
• 2.2.3 视频水印的评估参数
• 2.3 压缩域视频水印技术分类
• 2.3.1 嵌入运动矢量
• 2.3.2 嵌入DCT系数
• 2.3.3 嵌入压缩码流
• 2.3.4 其它算法
• 2.4 小结
• 第3章 压缩域视频转码关键技术分析
• 3.1 视频转码技术综述
• 3.1.1 码率转码
• 3.1.2 帧率转码
• 3.1.3 分辨率转码
• 3.1.4 语法转码
• 3.1.5 其他转码技术
• 3.2 压缩域视频转码体系结构
• 3.2.1 DCT域视频处理基础
• 3.2.2 DCT域视频转码结构
• 3.3 转码对视频水印影响实验分析
• 3.4 小结
• 第4章 基于HVS的抗分辨率缩减视频水印算法
• 4.1 基于WATSON的HVS模型
• 4.1.1 人眼视觉系统的感知特性
• 4.1.2 Watson模型
• 4.2 图像分辨率缩减算法
• 4.2.1 像素域分辨率缩减
• 4.2.2 DCT域分辨率缩减
• 4.2.3 实验结果比较
• 4.3 算法流程
• 4.3.1 算法总体框架
• 4.3.2 下采样图像的水印
• 4.3.3 水印预处理
• 4.3.4 水印的嵌入步骤
• 4.3.5 水印的提取
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 原始图与嵌入图视觉质量
• 4.4.2 峰值信噪比的比较
• 4.4.3 转码及其他攻击提取实验
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间完成的学术论文）
• 附录B （攻读学位期间参加的科研项目）