【正文】 亮度均值所對(duì)應(yīng)的直流系數(shù)， X— 0,0,k 是 k 區(qū)域的直流系數(shù) ， aT控制掩蔽的發(fā)生程度。按照參考文獻(xiàn) [7]中 令 aT=， 最終，區(qū)域 k（ Xi,j,k） DCT系數(shù) Xi,j的掩蔽閾值 mi,j,k 由對(duì)比度閾值決定 （ 7） 式 中 ω i,j在 0,1 之間 ， 按照參考文獻(xiàn) [7]令 ω i,j =。 這種依賴圖像的方式保證了每個(gè)誤差都在閾值之內(nèi)。此外，沃森指出誤差的能見度不單基于最大誤差的能見度 ，而是反映了區(qū)域內(nèi)不同頻率的各種誤差。水印在不同的頻率和區(qū)域內(nèi)傳播以減小 誤差合并 ，之前的感知水印算法 [8],[9]從未考慮這點(diǎn)。 三、算法的提出 本文計(jì)算了區(qū)域 k 中每個(gè)系數(shù) Xi,j的掩蔽誤差視覺閾值 mi,j,k， 這 一 閾值除以該區(qū)域的 量化步長 Qk 得到一值，該值決定了系數(shù) Si,j,k 的水印碼容量 （ 8） 我們將用于水印嵌入的具有視覺容量的系數(shù)集（即容量大于 0）表示為 （ 9） 在 CV 中 所有系數(shù) 均 插 入水印碼將產(chǎn)生明顯的偽影。參考文獻(xiàn) [8]、 [9]的算法是在 CV 中大于視覺閾值 mi,j,k 的系數(shù)中嵌入水印，但這 在 很大程度上限制了嵌入水印的比特?cái)?shù)。若要在視頻幀中嵌入更多水印碼，則要增加視覺模型中規(guī)定的掩蔽影響的參數(shù)（ aT和 wi,j） [7]。危險(xiǎn)的是， 這可能需要從掩蔽中承擔(dān)比實(shí)際更大的收益，進(jìn)而導(dǎo)致可見的視覺偽影，并且 水印碼的位置將更容易確定，從而導(dǎo)致該算法應(yīng)對(duì)攻擊的魯棒性降低。 本文的算法選擇了 CV 系數(shù)集的一個(gè)子集，密匙控制該選擇過程。該算法產(chǎn)生一個(gè)包含水印碼真實(shí)位置信息的控制板，它將被用于水印檢測(cè) ， 這個(gè)控 制板可以看作自動(dòng)生成的確認(rèn)號(hào)碼或密碼。由于該系數(shù)選擇算法被一個(gè)密匙控制，所以攻擊者無法知道 CV 中水印系數(shù)的真實(shí)位置 ， 如果要確信水印被消除，攻擊者需要修改 CV中的大多數(shù)系數(shù)， 但 這也將導(dǎo)致可見的偽影。 本文設(shè)計(jì)的系數(shù)選擇算法可以在不同頻率和區(qū)域中傳播水印。密匙對(duì)每個(gè) 4 4區(qū)域中的所有系數(shù)進(jìn)行排名，為使水印碼在頻率上傳播，通常給嵌入系數(shù)越少的水印以更高的排名，并且只在幅值大于閾值 Tcof的系數(shù)中嵌入水印。這種算法通過限制嵌入每個(gè)區(qū)域的水印碼個(gè)數(shù) Tblock 實(shí)現(xiàn)在不同區(qū)域中水印碼的傳播。該策略的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，通過提高 Tblock 或降低 Tcof可以 容易地提高水印有效載荷。實(shí)驗(yàn)表明，由于 誤差合并 的影響得到限制，所以適當(dāng)放寬這些閾值，可以在不影響視覺質(zhì)量的同時(shí)增加所嵌入水印碼的數(shù)目。此外，依賴于紋理和時(shí)域掩蔽， Tblock 和 Tcof可以做出調(diào)整來控制一幀中水印碼的個(gè)數(shù)。本算法初步嘗試獲得大有效載荷的同時(shí)減小 誤差合并 ，為發(fā)展出更理想、更安全的技術(shù)，依然需要深入研究。圖 1 為本文所提出算法的架構(gòu)。 圖 1 本文所述水印系統(tǒng)架構(gòu) 若忽略框圖中最上方的通路，則成為 編碼器結(jié)構(gòu)。當(dāng)前幀中的每個(gè)宏塊都由幀內(nèi)或幀間預(yù)測(cè)模式預(yù)測(cè)所得 ，當(dāng)前宏塊和預(yù)測(cè)信號(hào)間的差異就是殘差，殘差經(jīng)變換、量化、重新排序和熵編碼，最終寫入碼流。編碼器中有一條重建當(dāng)前幀的反向路徑，本文所述算法在編碼器中嵌入水印，感知模型運(yùn)用原始視頻幀找到具有水印容量的 CV 系數(shù)位置，系數(shù)選擇算法從這些系數(shù)中選出一個(gè)子集，水印碼疊加在這些位置量化后的 DCT 殘差上。 在壓縮視頻中嵌入水印有兩種不同方案。一種是在編碼器中嵌入水印， 此時(shí)，水印引起的誤差可以在之后的預(yù)測(cè)中校正，并且誤差不會(huì)在 I幀和 P幀中傳播。保證高感知質(zhì)量的同時(shí)，該方案可以在壓縮視頻中嵌入更多水印碼。但是從已添加水印的 視頻幀預(yù)測(cè)得到的視頻幀，其比特率將增加。本文所討論的就是這種方案。另一種方案是在碼流中嵌入水印。這種方案中，誤差將在 I幀和 P幀中傳播，相對(duì)于視頻比特率的增加來說，維持高的視覺質(zhì)量難度更大。傳播中的誤差可以用漂移補(bǔ)償信號(hào)來彌補(bǔ) [12]。 四、 水印 的嵌入 本文提出在 I幀量化殘差中嵌入水印信息。因此只有熵編碼需要嵌入水印，使得水印嵌入算法的計(jì)算復(fù)雜度 有所 降低。我們使用一個(gè)具有均值為 0、方差為 1 的雙極水印 W∈ {1,1}。 若已解碼視頻或重新編碼過程受到簡單攻擊，則隨著 I宏塊預(yù)測(cè)模式的改變，殘差將改變。但 DCT 的線性特性保證了水印依然呈現(xiàn)在已解碼的視頻序列中， 而且仍有很高的概率可以檢測(cè)到它。 若 用 iijk 表示原始像素值， pijk 表示預(yù)測(cè)值， rijk表示殘差，所對(duì)應(yīng)的 DCT 值分別用 Iijk、 Pijk 和 Rijk 表示。假定 s 是一個(gè) DCT 系數(shù)，則 s~， s39。 和 s^分別表示量化、加水印和受到攻擊時(shí)的系數(shù)。預(yù)測(cè)值和殘差之和等于原始像素值，以式（ 10）表示： （ 10） 由 DCT 線性特性可得： （ 11） 水印嵌入到已量化的殘差中有： （ 12） 和 （ 13） 所以 （ 14） 水印疊加到已量化的 DCT 殘差上，類似于將量化步長大小疊加在原始 DCT 系數(shù)上。受到常見視頻信號(hào)處理操作的攻擊或受到改變區(qū)域預(yù)測(cè)模式的攻擊時(shí)，殘差和預(yù)測(cè)值將發(fā)生改變，即 、 。但 如果 視頻質(zhì)量仍可以接受，就有 ，并且依然可以從解碼視頻序列中提取出水印。 五、水印檢測(cè) 水印檢測(cè)是一個(gè)經(jīng)典的檢測(cè)問題 [13]，一種假說認(rèn)為水印存在，另一種假說認(rèn)為水印不存在。檢測(cè)水印需要在這兩個(gè)假說中選擇其一。兩種假說下的觀察如下： （ 15） （ 16） 式中， Ie表示所選中視頻幀的 DCT 系數(shù)； Qe是視頻編碼器為該系 數(shù)選中的 量化步長大??； We是從雙極水印序列 W∈ {1,1}選擇出的水印碼，均值為零、方差為 1。為簡便起見，本部分 中使用下標(biāo) i 和 j，下標(biāo) e 表示第 e 個(gè)水印碼或第 e 個(gè) DCT系數(shù)。 DCT 直流系數(shù)符合廣義高斯分布 [14],[15]，可以表示為： （ 17） 其中 （ 18） （ 19） Γ(.)是 Gamma 函數(shù)。當(dāng) c= 時(shí)，恰好成為直流系數(shù)。當(dāng) c=2 時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)高斯分布。 理想檢測(cè)器與似然比相比較可得閾值： （ 20） 式中 η控制漏檢和虛警之間的平衡 [13]。 假設(shè)嵌入水印的 DCT 系數(shù)具有統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性，以聯(lián)合概率密度代替式 （ 20） 中的似然比可得： （ 21） 化簡后得：