基于变换域的数字视频水印算法研究

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随着信息技术和互联网技术的飞速发展,各种形式的多媒体作品(图像、音频、视频等)可以通过多种通信网络进行方便、快捷地传输。但是,数字多媒体也面临着严峻的安全问题。由于多媒体数据在传输的过程中可以被任意地编辑、修改和复制,因此这些作品的版权受到了挑战。同时,数字多媒体传输的信息是否可信,也成为一个新的问题。数字视频水印技术的出现,很好地解决了这一难题,它可以对数字作品进行版权保护和内容认证,因此成为了当前学术领域研究的热点。本文在分析离散余弦变换和离散小波变换的基础上,结合人类视觉系统(HVS)的相关知识,设计了两种基于变换域的数字视频水印算法。本文主要工作如下:(1)介绍了视频水印技术的应用背景、研究现状、基本模型和算法分类,重点讨论了现有的数字视频水印算法,为本论文算法的设计提供理论依据。(2)设计了一种基于离散余弦变换的自适应盲视频水印算法。首先,对离散余弦变换的直流系数和交流系数进行了详细的对比分析,基于不可感知性和鲁棒性相互平衡的考虑,选择交流系数的中频区域来嵌入水印。然后,对视频帧的亮度分量进行8×8的DCT变换,根据各子块方差的不同将其划分为纹理复杂区和纹理平滑区。最后,根据人类视觉系统的相关理论知识,在纹理复杂区选取较大的嵌入强度,而在平滑区选择相对较小的嵌入强度,进行水印信息地自适应嵌入。(3)设计了一种基于离散小波变换的自适应盲视频水印算法。首先用Arnold变换对待嵌入的水印图像进行置乱处理,以提高水印信息的安全性,然后提取视频序列各帧的亮度分量进行三层离散小波分解,根据分解后低频区域小波系数携带能量的不同自适应地选取嵌入强度,将经过加密处理的水印信息嵌入到小波变换的低频系数中。水印的提取不需要原始视频信号和原始水印,实现了水印的盲检测。(4)利用Matlab对设计的两种视频水印算法进行了仿真实验,实验结果表明,两种数字视频水印算法都具有较高的安全性和良好的不可感知性,且对噪声干扰、帧删除、帧剪切以及滤波处理有较强的抵抗能力。
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