圖像和視頻水印嵌入新方法研究.pdf

1、多媒體信息的數(shù)字化極大地提高了信息表達(dá)的效率和準(zhǔn)確性，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為傳播數(shù)字化產(chǎn)品提供了便捷廉價(jià)的途徑。由于數(shù)字信息產(chǎn)品的復(fù)制不會(huì)產(chǎn)生模擬產(chǎn)品復(fù)制時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量降低問題，任意復(fù)制傳播數(shù)字產(chǎn)品的行為變得越來越泛濫。同時(shí)，各種圖像、音視頻編輯軟件的應(yīng)用也變得非常普及，一方面人們可以享受到其帶來的便利，但另一方面也使得對數(shù)字產(chǎn)品的內(nèi)容進(jìn)行篡改變得很容易。 為了解決這個(gè)問題，數(shù)字水印技術(shù)通過將一種不可見的標(biāo)記嵌入到多媒體信息產(chǎn)品中

2、，用以標(biāo)識原創(chuàng)作者對作品的所有權(quán)或?qū)π畔⒌耐暾赃M(jìn)行驗(yàn)證。從本質(zhì)上說，數(shù)字水印技術(shù)是信源編碼在信息安全領(lǐng)域的應(yīng)用，從信息處理的角度看，嵌入載體對象的水印信號可以看作是在強(qiáng)背景下疊加一個(gè)弱信號，只要疊加的水印信號強(qiáng)度低于人類視覺或聽覺的感知門限，就可以在不引起人類感知的情況下嵌入水印信息。 數(shù)字圖像是網(wǎng)絡(luò)上最常見到，也是最容易被隨意拷貝和修改的多媒體信息，在所有的數(shù)字水印技術(shù)中，數(shù)字圖像的水印技術(shù)是最受到關(guān)注和研究的。目前圖像水印

3、的基本實(shí)現(xiàn)方法是把載體當(dāng)做信道，將待隱藏的水印信息用密鑰擾亂，用各種方法嵌入到載體中，要求載體的變化不被感知，隱藏的水印信息經(jīng)過傳輸和攻擊后仍然可以檢測提取出來，由此衍生出水印系統(tǒng)中的水印生成、嵌入、提取和攻擊四大部分技術(shù)，其中水印的嵌入方法對系統(tǒng)性能具有決定性的影響。 分形變換利用圖像的自相似性進(jìn)行壓縮，可獲得較傳統(tǒng)算法高得多的壓縮比，在未來會(huì)得到廣泛應(yīng)用。由于分形變換的實(shí)現(xiàn)機(jī)制非常特殊，傳統(tǒng)的基于DCT、DWT的水印嵌入算法

4、難以在分形變換中實(shí)現(xiàn)，因此必須根據(jù)分形變換的特點(diǎn)研究有針對性的水印嵌入方法?，F(xiàn)有的基于分形變換的水印嵌入技術(shù)利用值域子塊最佳匹配塊的位置不變性，根據(jù)最佳匹配塊所處的不同尋找區(qū)域來嵌入和提取水印，由于有些尋找區(qū)域的匹配塊并不是最佳的，這些非最佳匹配塊參與圖像的重構(gòu)，使水印圖像質(zhì)量有較大的降低，一些改進(jìn)的算法雖然提高了圖像質(zhì)量，但存在水印容量低、魯棒性不強(qiáng)的問題。基于對分形變換有關(guān)參數(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)一種利用分形變換過程中的對比度因子參數(shù)嵌入水

5、印的新方法，可以嵌入較大的水印容量，由于嵌入始終是基于最佳匹配塊進(jìn)行的，重構(gòu)的水印圖像質(zhì)量很好，同時(shí)給出了相應(yīng)的提取算法，提高了水印提取的準(zhǔn)確度。 水印檢測和提取時(shí)需要原始數(shù)據(jù)和密鑰的方案叫做私有水印方案或明水印方案，那些只需要密鑰但不需要原始數(shù)據(jù)的方案叫公有水印或盲水印方案。通常私有水印在經(jīng)過JPEG 壓縮和濾波等圖像處理后的魯棒性能比較好，然而私有水印方法在諸如DVD 播放的水印探測中是不可行的，因?yàn)榇藭r(shí)原始數(shù)據(jù)無法得到，在

6、這種情況下，盲水印方案由于不需要原始數(shù)據(jù)就可以檢測到水印就成為可行的方法，盲水印的缺點(diǎn)是魯棒性較低，與私有水印相比有較高的虛警率，但它具有的實(shí)用性使其依然成為水印的研究熱點(diǎn)。對DCT、DWT 系數(shù)統(tǒng)計(jì)模型在水印檢測中的性能進(jìn)行分析，找出對水印系統(tǒng)虛警性能具有決定影響的因素，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)利用塊DCT 和DWT 變換的盲水印嵌入方法，通過對水印信號進(jìn)行擴(kuò)頻處理延長水印的長度，在嵌入的過程中引入人眼視覺模型實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)嵌入，保證了水印檢測

7、過程中的低虛警率。 算法簡單實(shí)用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的兩種盲水印算法具有很好的安全性和魯棒性。 以電影、電視劇為代表的影視工業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)擁有巨大利潤空間的產(chǎn)業(yè)，它的數(shù)字化同樣帶來了版權(quán)保護(hù)的問題。視頻水印技術(shù)作為數(shù)字視聽產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)的核心技術(shù)而備受電子廠商和研究者的關(guān)注。H.264 是一種新的視頻編碼方法，它具有的很多優(yōu)良特性使它將成為下一代可應(yīng)用的視頻標(biāo)準(zhǔn)而獲得廣泛應(yīng)用，它使用的幀內(nèi)預(yù)測、1/4 像素精度運(yùn)動(dòng)估計(jì)

8、使它可獲得比以前視頻標(biāo)準(zhǔn)高得多的壓縮比和視頻質(zhì)量，但它使用的這些新特性又不利于采用傳統(tǒng)視頻水印的方法來嵌入水印。在對幀內(nèi)預(yù)測編碼模型研究的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一種在H.264 編碼過程中快速嵌入水印的算法，提取水印時(shí)實(shí)現(xiàn)了盲檢測，并且算法復(fù)雜度低可滿足視頻實(shí)時(shí)處理的需要。 DRM 數(shù)字版權(quán)管理系統(tǒng)是對有形和無形資產(chǎn)版權(quán)和版權(quán)所有者關(guān)系的定義、辨別、交易、保護(hù)、監(jiān)控和跟蹤的手段，它為數(shù)字媒體的商業(yè)運(yùn)作提供了一套完整的實(shí)現(xiàn)手段。數(shù)字水印是