基于MPEG-4視頻數(shù)字水印的DCT算法研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，人們不但可以通過互聯(lián)網(wǎng)和CD-ROM方便快捷地獲得多媒體信息，還可以得到與原始數(shù)據(jù)完全相同的復(fù)制品，因此，作為數(shù)字媒體版權(quán)保護(hù)的重要手段，數(shù)字水印技術(shù)近年來已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　 數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)重要分支，是一種全新的數(shù)字產(chǎn)品保護(hù)技術(shù)，它是將標(biāo)識(shí)作者的版權(quán)保護(hù)信息和認(rèn)證信息嵌入到圖像、音頻、視頻或軟件等各種數(shù)字產(chǎn)品中，以達(dá)到區(qū)分非法拷貝傳播和保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的作用。隨著MPEG

2、-4視頻標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用越來越廣泛，如網(wǎng)絡(luò)視頻通訊，視頻編輯等等，必須要有如數(shù)字水印這樣的技術(shù)來保護(hù)MPEG-4視頻數(shù)據(jù)的版權(quán)。
　　 本文研究了面向MPEG-4系列標(biāo)準(zhǔn)的視頻水印技術(shù)及其應(yīng)用問題。MPEG視頻主要基于空間及時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮，在基于多媒體的壓縮方面，MPEG主要采用了和H.261相一致的8×8區(qū)域DCT變換方法。正是由于DCT變換是目前多媒體視頻壓縮幾大標(biāo)準(zhǔn)中共同采用的技術(shù)基礎(chǔ)，基于DCT的水印方案在壓縮視頻中具有顯著的

3、優(yōu)勢(shì)該方案不但無需引入額外的變換以換取視頻(幀)的頻譜頒布，且能有效抵抗其中DCT參數(shù)重新量化的影響，因此，基于DCT的壓縮視頻水印算法具有非常重要的研究意義和應(yīng)用前景。針對(duì)MPEG-4未壓縮域和壓縮域視頻分別提出了離散余弦變換DCT的視頻數(shù)字水印的兩種新的改進(jìn)算法。
　　 本文主要研究工作及創(chuàng)新如下：
　　 1、本文首先結(jié)合研究問題的背景，指出MPEG-4視頻水印技術(shù)對(duì)于科研及工業(yè)生產(chǎn)的重要意義，對(duì)水印技術(shù)的研究現(xiàn)狀及

4、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和總結(jié)；
　　 2、綜述了數(shù)字水印和MPEG-4技術(shù)相關(guān)的一些基礎(chǔ)理論知識(shí)，針對(duì)視頻水印技術(shù)進(jìn)行了深入地研究。
　　 3、本文在研究了前人算法的基礎(chǔ)上，分析了將現(xiàn)有的靜態(tài)水印技術(shù)加之于MPEG-4視頻上的可能性以及可能出現(xiàn)的問題，提出了一種實(shí)用的用于MPEG-4非壓縮域的視頻水印算法：利用塊分類的DCT域自適應(yīng)擴(kuò)頻圖像水印算法，并給出了分析和實(shí)際驗(yàn)證的結(jié)果。嵌入的水印是一個(gè)可視二值圖像。用兩個(gè)不相關(guān)的偽

5、隨機(jī)序列分別代表水印信息中的0和1，從而達(dá)到擴(kuò)頻的目的，將擴(kuò)頻后的水印信號(hào)，嵌入到分塊DCT域的中低頻段系數(shù)中。仿真實(shí)驗(yàn)表明：圖像經(jīng)過JPEG有損壓縮、低通與中值濾波、剪切等圖像處理操作后仍是穩(wěn)健的。
　　 4、本文在分析研究了文獻(xiàn)中Patrick Bas,Nikolaos,V.Boulgouris,AdnanM.Alattar等人的幾種經(jīng)典算法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)在MPEG-4位流中嵌入水印的版權(quán)保護(hù)方案，通過對(duì)選定的D

6、CT系數(shù)進(jìn)行微小變換，以滿足特定的關(guān)系，來表示一個(gè)比特的信息。為了不受量化過程的影響，本方案將水印嵌入在量化后的DCT系數(shù)中，從而提高了水印生存的穩(wěn)定性。在MPEG-4壓縮算法中，DCT系數(shù)的量化是關(guān)鍵，它直接影響視頻的質(zhì)量和碼流控制算法。為此，MPEG提供了一個(gè)供參考的標(biāo)準(zhǔn)量化表。該表根據(jù)人類視覺模型(HVS)建立。考慮到人眼對(duì)高頻信息損失的敏感度較低頻損失小很多，因此通常把水印嵌入到中低頻信息中，從而提高了水印信息的魯棒性。另外，根

7、據(jù)人眼對(duì)亮度信息的變化比色度信息較敏感這一特性，為最大限度地保持視頻質(zhì)量，本方案將水印嵌入到色度子塊的DCT系數(shù)中。由于DCT是目前多媒體視頻壓縮中被廣泛采用的技術(shù)基礎(chǔ)，因此，基于DCT的視頻水印方案具有顯著的優(yōu)勢(shì)。將水印信息嵌入到IVOP色度量化后的DCT直流系數(shù)中，不但無需引入額外的變換以獲取視頻的頻譜分布，且水印信息不受DCT系數(shù)量化帶來的影響。實(shí)驗(yàn)表明，算法在MPEG-4水印視頻經(jīng)過濾波、旋轉(zhuǎn)、尺度變化、代碼轉(zhuǎn)換編碼等處理后，在