浅谈数字视频水印技术

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1、浅谈数字视频水印技术　　摘要：随着多媒体技术的飞速发展，视频水印技术成为了一个研究热点。本文首先简要介绍视频水印的一般模型，接下来在此基础上介绍文本、图像等一般水印的性能要求以及视频水印的主观、客观性能评估指标。最后说明了视频水印技术的应用方向。　　关键词：视频水印；鲁棒性；评价指标　　数字视频水印是一种将视频信号作为载体的水印技术，它是针对数字视频载体的主观和客观的时间和空间冗余加入信息，既不会影响视频的质量，同时又能起到建立版权认证、辨识所有者以及对视频的完整性或者合法性提供信息等作用，数字视频水印技术是实现视频版权保

2、护和产权认证的一种技术手段。　　1数字视频水印的一般模型　　数字视频水印系统一般包括以下三个部分：第一，水印信息的生成部分。这是视频水印系统中的第一个环节，在这一阶段水印信息需要经过一些加密算法进行处理以便提高水印算法的安全性。第二，水印信息的嵌入部分。这是水印算法中最重要的一个环节，需要结合视频压缩标准把水印信息嵌入到视频数据中。第三，水印信息的提取或检测过程。在这一个阶段可以起到版权保护和完整性认证作用。水印的提取过程是水印嵌入过程的逆过程，一般根据水印嵌入的过程即可利用密钥来恢复视频水印的信息。视频水印系统的流程如图

3、1所示。4　　2数字视频水印性能要求　　为了保障信息的安全性，提升攻击者去除水印的难度，数字视频水印必须要满足一定的性能要求，否则无法起到水印应有的作用。一般需要满足以下几种性能：　　（1）透明性：相对于原始信息载体来讲，实际上水印信息可以看作是一种干扰噪声，那么在嵌入水印过程当中很有可能会改变载体原有的信息，而透明性则要求载体信号嵌入水印信号后的感知度量要低于人类视觉系统中感知阀值。　　（2）鲁棒性：鲁棒性要求当含有水印信息的载体受到非故意或者故意的一般信号处理、共谋和伪造、一般几何攻击、迷惑攻击和删除攻击等情况后，水印

4、信息同样能够正确地被提取或者检测。　　（3）不可检测性：水印信息本身具有不可检测性，具有抵抗通过合谋攻击去除水印信息的能力。　　（4）安全性：是指水印嵌入算法具有很强的抵抗人为攻击的能力，从而使水印不会被破坏。　　3视频水印的技术性能指标　　针对视频水印系统技术性能的评估，最主要的是透明性和鲁棒性两个方面内容的评估。透明性和鲁棒性这两者是相互矛盾的，水印的信息量多少、容量大小、嵌入强度都直接影响着水印的鲁棒性。一般情况下，如果水印嵌入强度越大，那么鲁棒性越好，但是与此同时直接影响到了视频图像的质量，即透明性会变差。接下来从

5、主观评价指标和客观评价指标两个方面来进行介绍。4　　3.1主观评估指标　　主观评估是指观察者本人通过对各种多媒体信息进行观测给出的主观评价。ITU-RBT.500建议中详细给出了对包括测试环境、信号源、测试人员的选择、测试过程、多种测试方法等详细的描述。针对测试方法来说，有一种测试方法是对图像质量损害的可感知程度进行评价，可以用5个等级定义其质量优劣，如表1所示。　　3.2客观评估指标　　在客观评估指标上，对于已被嵌入水印的载体视频，其失真度量主要可以通过有平方误差均值（MSE）、峰值信噪比（PSNR）、标准互相关（NC）

6、等来进行评估。　　（1）平方误差均值（MSE）　　MSE代表原始图像与编码之后重建图像之间的平方均值误差，计算公式如式（3-1）所示：　　（2）峰值信噪比（PSNR）　　载体图像数据在嵌入水印前后的PSNR通常用来评价数字水印算法的优劣。PSNR是指图像像素之间的峰值均方误差的对数。此值可以反映图像数据在经过数字处理前后的平均变化情况。如果图像经过处理之后PSNR值升高则表明图像质量下降的小。视频PSNR计算公式如式（3-2）所示：　　（3）标准互相关（NC）　　通过对比嵌入前的水印信息和提取的水印信息的相似度进行衡量水印

7、的准确性，相似度越高说明水印算法越好。标准互相关的计算公式如（3-3）所示。4　　4总结　　数字视频水印技术是一种全新的信息安全技术，本文论述了视频水印的一般模型、性能要求、评估指标。随着数字视频技术以及信号处理技术的飞速发展，数字视频水印技术将会在版权识别、内容认证、盗版者追踪、拷贝控制、数字指纹、隐蔽通信等方面有着广泛的应用空间。　　参考文献：　　[1]聂晓波.基于H.264压缩域的视频水印算法研究[D].河北工业大学，2014.　　[2]吕高岩，张永平，梁凤梅，郑德春.视频水印技术综述[J].电视技术.2012，26

8、（21）：25-29.　　[3]王晓旭.视频水印技术研究[D].中南大学，2009.　　作者简介：　　[1]戴静，女，1988.07，河北秦皇岛，河北工业大学硕士，助教，现就职于华北理工大学迁安学院，研究方向为电气自动化技术　　[2]张顺玲，女，1973.11，河北唐山，助理工程师，开滦赵各庄矿劳动服务