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随着计算机网络和多媒体技术的普及和发展,多媒体信息的安全问题已经成为了一个亟待解决的现实问题。数字水印技术作为一种有效的版权保护手段,成为了多媒体安全研究的重点,而视频水印技术更是研究的热点。
本文首先研究了量化索引调制算法(Quantization Index Modulation,QIM)和差分能量水印算法(Differential Energy Watermarking,DEW)的理论及实现方法。然后在基于QIM及DEW算法的基础上,结合它们各自嵌入水印信息的特点,提出了差分能量抖动调制的水印算法(Differential Energy Modulation Watermarking,DEM)。本文的主要工作如下：
1.阐述了QIM算法和DEW算法的理论,分析了QIM算法嵌入水印后图像失真较大和水印的鲁棒性较差的原因；对DEW算法,从水印容量、不可见性及鲁棒性的角度研究了其存在的容量低、水印透明性及鲁棒性都较差的缺点。
2.提出了基于差分能量抖动调制的视频水印算法(DEM)。针对差分能量水印算法(DEW)用多个DCT块来实现1个水印比特的嵌入,水印容量比较低的缺点,本文将差分能量的概念引入到视频序列的量化块中,通过对亮度量化块中竖直因子与水平因子之间的能量差值进行抖动调制来嵌入水印信息。而且DEW算法通过有选择性地丢弃特定块的某些高频DCT系数来嵌入水印信息,因而水印嵌入会引起较大的视觉失真,而DEM算法采用修改量化块中幅值最大和次大的数值来嵌入水印,可以比较好的保持视频序列的视觉质量。实验结果表明,DEM算法在水印的容量、不可见性和鲁棒性方面都好于DEW算法。
3.研究了基于镜头分割的抵抗共谋攻击的水印嵌入方法。共谋攻击是针对视频序列的统计相关和时间相关特性而对含水印的视频序列进行的攻击形式。本文通过分析共谋攻击成功实施的条件,给出了基于镜头分割的抵抗共谋攻击的水印嵌入方法。该方法在属于同一镜头的视频帧中嵌入高度相似的水印信息,而在属于不同镜头的视频帧中嵌入不相关的水印信息,成功地破坏了共谋攻击实施的条件。同时采用DEM算法嵌入水印又利用了DEM算法在水印容量、不可见性和鲁棒性方面的优势。实验结果表明,嵌入的水印信息对低通滤波以及帧平均攻击具有较好的鲁棒性。