【正文】 的實(shí)時(shí)編解碼?？梢曀±狻?3) 不可感知性應(yīng)包括視覺(jué)上不可感知和統(tǒng)計(jì)特性不可感知。使用密鑰機(jī)制是保證水印安全的途徑?；镜脑瓌t是設(shè)計(jì)這樣一種水印嵌入方法，它應(yīng)該足夠的健壯，以至于即使攻擊成功也只會(huì)削弱載體數(shù)據(jù)的商業(yè)價(jià)值。因此，實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)在魯棒性和諸如可視性、信息速率之類(lèi)的相互沖突的要求之間進(jìn)行折衷。水印嵌入方法最終應(yīng)該抵抗由標(biāo)準(zhǔn)的或惡意的數(shù)據(jù)處理所引入的任何類(lèi)型的失真。在保證數(shù)據(jù)對(duì)象的使用價(jià)值的前提下，無(wú)法擦去水印信號(hào)。因此視頻水印除了具有一般水印技術(shù)的特征外，還有一些特殊的要求。隨著視頻產(chǎn)品和數(shù)字視頻水印技術(shù)的不斷研究和發(fā)展，數(shù)字視頻水印技術(shù)將有著更加廣泛的應(yīng)用前景。(6) 標(biāo)題和注釋?zhuān)鹤鳛橐曨l郵件的索引，注釋可以水印的形式加入視頻內(nèi)容中；作為電影或新聞的索引，作者及注釋可以水印形式加入，從而被搜索引擎搜索時(shí)使用。廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能監(jiān)視所有頻道，并能根據(jù)發(fā)現(xiàn)指證電視臺(tái)的違反合約行為。電視制品亦可受到廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的保護(hù) 。(3) 拷貝保護(hù)：這種應(yīng)用的一個(gè)典型的例子是 DVD 防拷貝系統(tǒng)，即將水印信息加入DVD 數(shù)據(jù)中，這樣 DVD 播放機(jī)即可通過(guò)檢測(cè) DVD 數(shù)據(jù)中的水印信息而判斷其合法性和可拷貝性，從而保護(hù)制造商的商業(yè)利益。其用途可包括以下幾方面：(1) 版權(quán)保護(hù)：為保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，視頻數(shù)據(jù)的擁有者加入代表版權(quán)信息的水印到數(shù)據(jù)中去，并通過(guò)密鑰控制其安全性，當(dāng)出現(xiàn)版權(quán)糾紛或盜版行為時(shí)，水印能被提取作為版權(quán)所有者擁有的證明。很顯然，沒(méi)有“普遍適用的”水印嵌入方法。水印系統(tǒng)要滿足的條件總是建立在應(yīng)用基礎(chǔ)上的。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32 數(shù)字視頻水印技術(shù)概述及相關(guān)理論 數(shù)字視頻水印技術(shù)的介紹 數(shù)字視頻水印技術(shù)數(shù)字視頻水印是利用視頻數(shù)據(jù)中存在的冗余數(shù)據(jù)與隨機(jī)性把表征版權(quán)的信息嵌入到視頻自身的數(shù)據(jù)中，從而起到保護(hù)數(shù)字視頻產(chǎn)品版權(quán)或完整性的一種技術(shù)。第五章從不可見(jiàn)性和魯棒性兩個(gè)方面分析并評(píng)價(jià)了該算法的性能。第三章提出了一種新的數(shù)字視頻水印方案，并對(duì)水印的預(yù)處理、嵌入策略和提取方法做了詳細(xì)的介紹。本文就是在此基礎(chǔ)上展開(kāi)研究，進(jìn)而設(shè)計(jì)了一個(gè)視頻水印算法，主要有以下幾方面的內(nèi)容： 第一章綜述了數(shù)字視頻水印的研究現(xiàn)狀。世界各大公司為了搶占DVD這個(gè)市場(chǎng)，也正在加速數(shù)字視頻水印技術(shù)的研究和應(yīng)用。將與內(nèi)容相關(guān)的水印嵌入到視頻解碼圖像序列的方法在一定程度上能夠抵抗視頻轉(zhuǎn)碼處理，但這種方法嵌入水印時(shí)需要解碼視頻，然后再編碼，運(yùn)算量大，在水印嵌入要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)的場(chǎng)合很難實(shí)用。對(duì)于視頻轉(zhuǎn)碼處理也是水印的難點(diǎn)。幀刪除、幀平均和幀重構(gòu)是針對(duì)視頻水印特有的攻擊方法。多重水印的圖像保真度無(wú)法保證。這類(lèi)方法可獲得較強(qiáng)的水印魯棒性和良好的視頻質(zhì)量，而且不會(huì)增加數(shù)據(jù)比特率。其最大優(yōu)點(diǎn)就是不需要完全解碼和再編碼，提高了水印嵌入和提取效率，缺點(diǎn)是壓縮比特率限制了水印嵌入數(shù)據(jù)量，且抗攻擊性差。這類(lèi)方法可以將靜態(tài)圖像水印算法移植過(guò)來(lái)，但是經(jīng)過(guò)視頻編碼處理后，會(huì)造成部分水印信息丟失，給水印提取和檢測(cè)帶來(lái)不便，而且其運(yùn)算量大、效率低，因此這類(lèi)方法應(yīng)用生命力不強(qiáng)。視頻水印的檢測(cè)一般與相應(yīng)的水印嵌入方法相關(guān)，要防止針對(duì)視頻水華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2印的攻擊方法，評(píng)價(jià)視頻水印的隱蔽效果主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，運(yùn)用攻擊方法來(lái)驗(yàn)證水印系統(tǒng)的魯棒性和脆弱性。隨著視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，視頻編、解碼核心技術(shù)的公開(kāi)，還有人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的研究，使得水印嵌入的方案也越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)利用水印進(jìn)行完整性認(rèn)證，水印嵌入的策略和修改技術(shù)逐步發(fā)展。數(shù)字視頻水印研究是數(shù)字水印研究方向的一個(gè)熱點(diǎn)。對(duì)于規(guī)范數(shù)字化市場(chǎng)，促進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展具有極為重要的意義。面對(duì)人類(lèi)社會(huì)的數(shù)字化時(shí)代，在網(wǎng)絡(luò)交流日益普及和電子商務(wù)逐漸啟動(dòng)的今天，數(shù)字視頻作品的版權(quán)保護(hù)和認(rèn)證問(wèn)題以及數(shù)字信息的安全傳輸問(wèn)題是擺在人們面前需要迫切解決的問(wèn)題，而數(shù)字視頻水印技術(shù)將是解決這類(lèi)問(wèn)題的一種最有效和最具潛力的技術(shù)。所以現(xiàn)階段視頻的版權(quán)保護(hù)的技術(shù)研究就顯得更為重要。而且到目前為止，視頻水印算法使用的技術(shù)較落后，其抗攻擊能力不強(qiáng)，因此很有必要嘗試用新的技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的視頻水印算法，找到更多更好的方法來(lái)保護(hù)視頻產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。但是隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，視頻產(chǎn)品越來(lái)越多。為此，以打擊盜版為目的的數(shù)字水印（digital watermarking)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0數(shù)字視頻水印的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文目 錄摘要 .......................................................................ⅠABSTRACT ...................................................................Ⅱ1 引言 ......................................................................1 選題意義 .................................................................1 數(shù)字視頻水印的研究現(xiàn)狀 ...................................................1 本文的主要內(nèi)容 ...........................................................22 數(shù)字視頻數(shù)字水印概述及相關(guān)理論 ............................................3 數(shù)字視頻水印的介紹 .......................................................3 數(shù)字視頻水印技術(shù) .......................................................3 數(shù)字視頻水印的特征 .....................................................3 數(shù)字視頻水印的分類(lèi) .....................................................4 數(shù)字視頻水印的模型 .......................................................5 離散余弦變換 ............................................................7 人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng) ............................................................83 視頻水印的嵌入和檢測(cè)方案 ..................................................10 水印的預(yù)處理 ............................................................10 視頻水印的嵌入 ..........................................................10 視頻水印的檢測(cè) ..........................................................134 用 MATLAB 實(shí)現(xiàn)視頻水印的嵌入和檢測(cè) ........................................17 水印的嵌入過(guò)程 ..........................................................18 水印的檢測(cè)過(guò)程 ..........................................................235 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 ...........................................................25 不可見(jiàn)性 ................................................................25 魯棒性 ..................................................................26 幾何攻擊 ..............................................................26 信號(hào)處 理攻擊 ..........................................................27 同步攻擊 ..............................................................28 性能評(píng)價(jià) ................................................................29結(jié) 論 .....................................................................30參考文獻(xiàn) ...................................................................31華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1附 錄 .....................................................................33致 謝 .....................................................................461 引言 選題意義隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展和信息媒體的數(shù)字化，信息表達(dá)的效率和準(zhǔn)確性得到了極大地提高。但是另一方面也隨之出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的問(wèn)題，如作品侵權(quán)更加容易，篡改也更加方便。數(shù)字水印最初研究的重點(diǎn)是圖像水印，已經(jīng)取得了不少的研究成果，而且還推出了一些實(shí)用的產(chǎn)品，而基于視頻產(chǎn)品的水印研究還相對(duì)較少。例如：DVD (Digital Video Disc)、 VCD (VIDEO CD)、視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播(VOD, Video on Demand)、多媒體教材、錄像帶等，所以視頻產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)還需解決，視頻水印作為視頻數(shù)據(jù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)方法正在受到越來(lái)越多的重視。再者由于數(shù)字產(chǎn)品本身的特點(diǎn)是非常易于拷貝和傳輸?shù)?，如果不加以控制，每個(gè)用戶都可以無(wú)限制的復(fù)制出完全相同的視頻拷貝，這就會(huì)威脅到視頻節(jié)目制造商和發(fā)售商的商業(yè)利益。綜上所述，研究數(shù)字視頻水印技術(shù)的主要意義在于可以有效的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中數(shù)字視頻作品的版權(quán)保護(hù)和認(rèn)證。多媒體數(shù)字水印系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 數(shù)字視頻水印的研究現(xiàn)狀數(shù)字視頻水印的發(fā)展基本上是與圖像水印的發(fā)展同步的，從提出圖像水印概念開(kāi)始，數(shù)字視頻水印的概念也隨之提出，隨著近幾年來(lái)DVD等視頻產(chǎn)品的迅速普及，反而對(duì)數(shù)字視頻水印產(chǎn)品的要求更為迫切。根據(jù)視頻技術(shù)和用戶需求的發(fā)展，產(chǎn)生了一些相應(yīng)的視頻水印技術(shù)。密碼學(xué)、擴(kuò)頻通信、糾錯(cuò)編碼、信息論、信號(hào)處理等已經(jīng)充分運(yùn)用到視頻水印系統(tǒng)。現(xiàn)有視頻水印技術(shù)從嵌入策略上可分為三類(lèi)：第一類(lèi)是將水印信息直接嵌入到原始視頻圖像序列中，然后進(jìn)行視頻編碼，如空域直序擴(kuò)頻方法 、變換域方法 。第二類(lèi)是把水印信息嵌入到視頻壓縮碼流中。第三類(lèi)是在視頻編碼過(guò)程中嵌入水印。數(shù)字視頻水印技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，還有很多問(wèn)題沒(méi)有解決。多重水印可以通過(guò)正交嵌入的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣在測(cè)試的時(shí)候，它們互不干擾，然而圖像保真度會(huì)因?yàn)榍度胨〉脑龆喽艿接绊?。這些攻擊會(huì)丟失部分水印信息，而水印識(shí)別器無(wú)法定位丟失信息，導(dǎo)致提取出來(lái)的水印信息相對(duì)原始信息發(fā)生比特平移，不能正確識(shí)別。視頻經(jīng)過(guò)解碼重編碼，如果編碼參數(shù)發(fā)生變化，壓縮域水印則很難保留下來(lái)。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)基于變換域特別是基于DCT的視頻水印技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)。 本文的主要內(nèi)容近年來(lái)對(duì)數(shù)字視頻水印的研究已經(jīng)取得了一些成果。第二章討論了視頻水印的應(yīng)用、特征、分類(lèi)及模型，并敘述了本文相關(guān)理論。第四章用 MATLAB 開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)了該視頻水印方案，對(duì)水印的具體嵌入和提取方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并討論了關(guān)鍵的函數(shù)。第六章總結(jié)全文的工作。視頻水印技術(shù)是水印研究方向中的熱門(mén)領(lǐng)域。因此，在介紹這些條件和最終設(shè)計(jì)之前，先介紹視頻水印的一些應(yīng)用。雖然總體來(lái)說(shuō)水印嵌入方法應(yīng)該是健壯的，但是不同的應(yīng)用對(duì)魯棒性有不同的要求。(2) 數(shù)字指紋：為追蹤非法盜版源，出品人可在不同的產(chǎn)品中加入不同的 ID 或序列號(hào)，如發(fā)現(xiàn)未經(jīng)授權(quán)的用戶，根據(jù)指紋標(biāo)記可確定來(lái)源，從而知道破壞協(xié)議非法提供拷貝給第三方的使用者。(4) 廣播監(jiān)測(cè)：在商業(yè)廣告中嵌入水印，一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能判斷廣告是否如合約履行。新聞廣告寸秒寸金，極易受到知識(shí)產(chǎn)權(quán)侵害。(5) 數(shù)據(jù)認(rèn)證：在視頻數(shù)據(jù)中加入脆弱水印，能提供數(shù)據(jù)是否被篡改和改動(dòng)的位置的信息。(7) 安全的隱秘通信利用水印技術(shù)傳送秘密信息。 數(shù)字視頻水印的特征由于數(shù)字視頻是連續(xù)播放的圖像序列，其相臨幀之間的內(nèi)容有高度的相關(guān)性，連續(xù)幀之間存在大量的數(shù)據(jù)冗余，使得視頻水印容易遭受幀平均、幀丟棄、幀交換等各種攻擊，并且還存在動(dòng)態(tài)編解碼的過(guò)程。視頻水印總的特征可以概括為以下幾點(diǎn)：華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4(1) 魯棒性指水印能經(jīng)得起無(wú)意修改或惡意攻擊。用于認(rèn)證的脆弱性水印例外，它要求對(duì)數(shù)據(jù)改動(dòng)的敏感性。迄今為止，還沒(méi)有提出這樣完美的方法，甚至到底存在不存在一種完全安全的水印嵌入方法也未可知。根據(jù)水印嵌入方法的應(yīng)用目