数字视频水印的算法研究

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1、数字视频水印的算法研究答辩人：刘雨指导教师：孔祥维副教授内容绪论数字视频水印概述基于对象的MPEG-4视频编码标准基于对象的数字视频水印方案基于帧的数字视频水印方案结束语与展望绪论课题研究意义课题研究背景国外研究背景国内研究背景数字视频水印概述数字视频水印特点具有较大的水印容量需要基于压缩域的视频水印算法需要盲检测的视频水印算法实时或近似实时的要求数字视频水印概述数字视频水印基本原理未压缩的MPEG压缩后MPEG重构的视频序列编码器的视频流解码器视频序列水印嵌入水印嵌入

2、水印嵌入水印提取水印提取方案1方案2方案3方案2方案2图1MPEG编码系统的水印嵌入与检测方案数字视频水印概述数字视频水印综述基于对象的视频水印算法综述WuPiva基于帧的视频水印算法综述HartungJordan基于对象的MPEG-4视频编码标准MPEG-4视频编码功能与特点VS0VS1......VideoSessionVideoObjectVO0VO1VideoObjectLayerVOL0VOL1VideoObjectPlaneIBBP......VOP0VOP1VOP2VOP

3、3图2MPEG-4视频层次化数据结构基于对象的MPEG-4视频编码标准基于VOP的视频编码图3MPEG-4Video编码器的算法框图基于对象的数字视频水印方案形状自适应离散小波变换(SA-DWT)内节点外节点(a)(b)图4二维SA-DWT分解.图5(a)在SA-DWT中小波树的父子关系(b)重组小波树为小波块在树中有两种类型的节点：内节点与外节点。小波块分为两类：有内节点的care块和无内节点的don'tcare块。基于对象的数字视频水印方案基于对象的水印原理——水印嵌入N1小波块的加

4、权均值定义为:Iˆ(k)i1Pi

5、Ii(k)

6、水印通过下式嵌入小波块的加权均值中：Iˆ'(k)Iˆ(k)T(k)W(k)T(k)定义为:T(k)brightness(k)texture(k)I(k)0其中,brightness(k)A,texture(k)VarI(k):i1N1iB为了更新加权均值Iˆ(k)，第k个小波块中的每一个小波系数Ii(k)必须相应的更新.更新规则为：

7、I(k)

8、iI'(k)I(k)PsignI(k)where,

9、iiiiiiN1

10、I(k)

11、i1i基于对象的数字视频水印方案基于对象的水印原理——水印检测水印检测不需要原始的对象，通过对可能加水印的小波块的加权均值和水印进行相关，对相关值作出判决，判断是否存在水印：假设检验：H:X(k)Iˆ(k)N(k)未嵌入水印0H1:X(k)Iˆ(k)T(k)W'(k)N(k)嵌入了水印W'H2:X(k)Iˆ(k)T(k)W(k)N(k)嵌入了水印WM1k0Y(k)M相关检测器输出相关值c：cMM

12、1M12Y(k)Y(k)k02k0其中，Y(k)X(k)W(k);;MM1将相关值c与阈值Tc比较，如果c>Tc，那么水印W被认为存在;如果c

13、频水印方案图像对象水印方案——水印检测方案图像对象跳过Don't计算加权SA-DWT小波树重组形状信息Care小波块均值小波类型相关器检测结果User小波变换层数ID具有均匀分步的随机序列q水印序列W(b)基于对象的数字视频水印方案实验结果水印嵌入前后图像对象的视觉效果比较图6(a)原始对象'Akiyo',(b)嵌入水印后的对象'Akiyo'(PSNR=43.52dB).基于对象的数字视频水印方案实验结果水印嵌入前后图像对象的绝对差和水印检测响应图7原始对象与嵌入水印后的对象的绝对差图8水印

14、检测器对200个随机产生的水印的响应基于对象的数字视频水印方案实验结果各种攻击后的水印检测器响应DetectorResponsesAkiyoBreamDetectorResponsesAkiyoBreamJPEGquality105.315.82Uniformnoise10%11.6924.15JPEGquality308.7815.12Uniformnoise20%8.9318.81JPEGquality6011.3520.97Uniformnoi