基于MPEG4视频数字水印的DCT算法研究

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数字视频水印的几种DCT算法的实用研究 (文稿)经一平

数字视频水印的几种DCT算法的实用研究 (文稿)经一平

数字视频水印的几种DCT算法的实用研究(经文稿)[前言]水印在时域中嵌入很容易被擦去,为了追求其鲁棒性,以便在数字版权管理中获得应用,都采用在频域中嵌入水印信息的算法。

实际的数字视频水印不可能脱离节目的生产环境。

由于视频节目在储存时都需DVI格式转换成压缩编码格式,在进行节目编排和处理时再转换成DVI格式,这种转换在节目制作过程中会反复多次,多次经过编解码卡,广播级编解码卡会使图像轻微损失,由于控制在一定的范围内,并不会影响播出的质量。

要保持水印在制作与对手的攻击中不丢失信息,就要把信息保持在这些频域分量中,隐藏而不被解读。

这就使得数字视频水印的嵌入和检测与编码的格式密切相关。

本文介绍的是与MPEG2相关的水印算法。

[DCT算法的原理]在被MPEG2处理的图像序列中,一个亮度宏块由16个小块构成,每个块为一个8X8个数据阵列。

每个块是进行DCT变换的单位。

水印的嵌入与检测按下述步骤进行1)一般选择在I 进行,也可选择在所有帧进行2)一个块嵌入一位信息,块可以通过选定的算法来选取。

3)水印信息嵌入在DCT系数中,由算放来确定哪几个DCT系数图1 DCT算法的原理嵌入的操作过程1)在编码过程中嵌入按MPEG2 压缩编码过程,在DCT变换后,选择水印嵌入算法,在DCT系数中嵌入水印信息。

这种方法要把算法一同做在编/解码器中。

发展中的水印算法要加盟各种成熟的MPEG2编/解码器,不是立竿见影的选择。

2)在编码器后加入面对MPEG2的码流,必须在自己的实用水印系统中建立解码与编码环境,这是一件工作量较大而又必须做的工作。

至少要解读PES包,使DCT系数呈现出来,按选定的算法与水印信息进行修改,再通过编码环境形成嵌入的MPEG2码流。

这个方法的好处是避开了编码器,任何MPEG2的码流都可以嵌入。

图2在MPEG2编码器后加入水印信息时码流的变化[几种DCT算法的介绍与比较]在基本的架构确定之后水印的算法可在三个方面去尝试:1)嵌入块位置与大小的选择,对与某种算法,须选择合适的位置。

MPEG-4流媒体数字水印算法研究与仿真

MPEG-4流媒体数字水印算法研究与仿真
MP G一 E 4视频 编 码 标 准 中每 个 V 由 3类 信 息 O
但 是 由于包 括 时间域 掩蔽 效 应等 特性 在 内的更 为精 确
的人 眼视觉 模 型 尚未完 全 建 立 , 频 水 印技 术 的发 展 视 滞 后于 静止 图像 水 印技 术 . 时视 频 测 试 平 台 比静 止 同
念 . 向下 又可 分 为视 频 对 象 层 V VO OL( ie bet V do O jc L yr , a e) 视频 对象 平 面组 G OV( ru fV ) 视 频 G o p o OP , 对 象平 面 VO ( d oojc l e . S对应 于一 段完 P Vi bet a ) V e Pn 整 的视频 场景 , 含 1个 或 多个 V V 对 应 于 场 景 包 O, O 中具 体 的人或 者是 其 他 的物 体 , 电视 节 目中 的人 物 如
中 图分 类 号 : P 0 T 39
文献 标 识 码 : A
文 章 编 号 :17 6 3—10 (0 0 0 0 6 0 6 3 2 1 )2— 19— 3
数 字水 印是 将一 些标 识 信息 直接 嵌入 数字 载 体 当
中 的技 术 , 它既 不影 响原 载体 的使 用价 值 , 也不 容 易被 人 觉察 或 注意 到 , 且 具 有 版 权 保 护 、 字 指 纹 、 而 数 图像
这 里分 析 了 MP G 一4流 媒 体 视 频 结 构 的 特 点 , E
提 出 了一 种 DC T变 换 与人 眼视 觉 特 性 相 结 合 的视 频
数 字水 印方 案 , 用 Mal 并 t b进 行 了相关 的仿 真 实验 . a
1 MP G 一4编 码 特 性 分 析 E

MPEG4视频数字水印技术的设计与实现(二)

MPEG4视频数字水印技术的设计与实现(二)

MPEG4视频数字水印技术的设计与实现(二)(2)视频水印嵌入方案二:水印嵌入在编码阶段的离散余弦变换(DCT)的直流系数(DC)中(量化后、预测前)。

此类方案的优点是:·水印仅嵌入在DCT系数中,不会增加视频流的数据比特率;·易设计出抗多种攻击的水印;·可通过自适应机制依据人的视觉特性进行调制,在得到较好的主观视觉质量的同时得到较强的抗攻击能力。

缺点是对于已压缩的视频,有一个部分解码、嵌入、再编码的过程。

(3)视频水印嵌入方案三:水印直接嵌入在MPEG-4压缩比特流中。

优点是不需完全解码和再编码的过程,对整体视频信号的影响较小。

缺点是:·视频系统对视频压缩码率的约束将限制水印的嵌入量;·水印的嵌入可能造成对视频解码系统中运动补偿环路的不良影响;·该类算法设计具有一定的复杂度。

2MPEG-4视频水印的实现基于上述的各种方案,本文在方案二的基础上提出了一种针对MPEG-4视频编码系统的扩展频谱数字水印技术改进方案,将扩频调制后的水印信息嵌入到视频流IVOP(IntraVideoObjectPlane)中色度DCT直流系数的最低位。

本方案不需要完全解码,大大减少了运算的复杂度,提高了实时性。

同时由于水印嵌入在直流系数中,在保证视频效果不失真的前提下,水印具有很强的鲁棒性。

2.1MPEG-4视频的特点MPEG-4视频编解码基于VOP(VideoObjectPlane)。

从时间上看,VOP分为内部VOP(IVOP)、前向因果预测VOP(PVOP)、双向非因果预测VOP(BVOP)、全景的灵影VOP(SVOP)。

IVOP只用本身的信息进行编码;PVOP利用过去的参考VOP进行运动补偿的预测编码;BVOP利用过去和将来的参考VOP进行双向运动补偿的预测编码;SVOP一系列运动图像中的静止背景。

因此IVOP的图像信息较独立?熏最适合嵌入水印信息。

从空间上看,它由若干个大小为16×16的宏块(MacroBlock)组成,每个宏块包括大小为8×8的6个子块。

基于DCT的数字水印研究的开题报告

基于DCT的数字水印研究的开题报告

基于DCT的数字水印研究的开题报告1. 研究背景和意义:随着数字媒体的普及,数字水印技术的应用越来越广泛,包括音频、视频等。

数字水印技术是一种将数字信息嵌入到数字媒体中而不影响其质量和内容的技术,可以用于版权保护、安全认证、数据隐藏等领域。

其中,基于DCT的数字水印技术因其具有抗攻击能力强、嵌入效率高等优点,备受关注。

因此,本研究旨在探究基于DCT的数字水印技术的相关原理及其应用。

2. 研究内容和目标:本研究主要内容为对于基于DCT的数字水印技术进行深入研究和分析,包括其原理和实现方法,并结合具体案例进行实验研究。

研究目标是实现数字水印的嵌入和提取,并对数字水印的鲁棒性、容量和隐匿性等方面进行评估。

3. 研究方法和思路:本研究将采用文献综述法和实验研究法相结合的方式进行,具体思路如下:(1)文献综述法:对相关文献进行全面、系统地梳理和回顾,明确数字水印的技术背景、发展现状、基本原理等方面的内容,并对基于DCT的数字水印技术进行综述和比较分析。

(2)实验研究法:基于MATLAB等工具对基于DCT的数字水印技术进行实验研究,包括嵌入水印、提取水印和测试相关指标等方面的内容。

具体步骤如下:a. 选取测试图像和水印信息,进行数字水印的嵌入和提取操作。

b. 对嵌入后的数字水印进行攻击模拟,如JPEG压缩、旋转、裁剪等等。

c. 对提取后的水印信息与原始水印信息进行比对,测试数字水印的鲁棒性等指标。

4. 预期研究成果:(1)全面、深入了解基于DCT的数字水印技术的相关原理和实现方法,并对数字水印技术的发展历程和应用前景进行分析。

(2)基于实验研究,实现数字水印的嵌入和提取,评估数字水印的鲁棒性、容量和隐匿性等指标,并提出进一步研究方向和改进方法。

(3)撰写本论文,形成完整的研究报告。

数字水印及DCT算法分析

数字水印及DCT算法分析

数字水印及DCT算法分析2.1数字水印的定义和分类数字水印技术是一种信息隐藏技术,他的基本思想是在数字图像、音频和视频等数字产品中嵌入秘密信息,以便于保护数字产品的版权、证明产品的真实可靠性、跟踪盗版行为或者提供产品的附加信息。

其中的秘密信息可以是版权标识、用户序列号或是产品的相关信息。

一般,它需要经过适当变换再嵌入数字产品中,通常称变换后的秘密信息为数字水印。

通常可以定义水印为以下的信号:W={w i︳w i∈O,i=0,1,2,…,M−1}式中,M为水印序列的长度,O代表值域。

实际上,水印不仅可以为一维序列,也可以是二维阵列甚至是三维或高维信号,这通常要根据载体对象的维数来确定,如音频对应一维,静止图像对应二维,动态图像对应三维。

对于高维情况,可以将高维信号按一定顺序展成一维形式。

水印信号的值域可以是二值形式,如O={0,1},O={-1,1}或O={-r,r},或是高斯白噪声。

随着数字水印技术的发展,水印算法的分类也越来越多。

数字水印技术可以从不同的角度进行划分:(1)按水印发展来看,可分为第一代水印和第二待水印。

(2)按数字水印的内容,可以将水印划分为有意义水印和无意义水印,有意义水印是指水印本身也是某个数字图像或数字音频片段的编码,无意义水印则只对应于一个序列号。

(3)按用途划分,我们可以将数字水印划分为票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印。

(4)按嵌入的水印信号形式来分,可以分为一维水印和多维水印。

(5)按嵌入方法可以分为可逆水印与不可逆水印。

(6)按水印检测方法,可分为盲水印和非盲水印(明文水印)。

明文水印在检测过程中需要原始数据,而盲水印的检测只需密钥。

不需要原始数据。

(7)按鲁棒性来分,可分为易脆水印、半易脆水印和鲁棒水印。

(8)从外观上分类,可分为可见水印和不可见水印。

(9)从水印的嵌入御来分,可分为时(空)域数字水印、变换域/频域数字水印、时频域数字水印和时间尺度域数字水印。

基于MPEG-4 的视频水印算法

基于MPEG-4 的视频水印算法

基于MPEG-4 的视频水印算法孙明瑞*(哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院,哈尔滨150080)5 摘要:本文提出一种新的抵抗共谋攻击、MPEG-4 压缩攻击和帧下降攻击的视频水印算法。

此算法基于视频拼接技术,将其应用在视频水印中选择一个有意义的水印嵌入区域。

它的基本思想是在相同的像素点,也就是相同的物理点,嵌入相同的水印。

在屏幕背景中,对于已定位的点,使用拼接图像提供的信息进行检测。

最后,实验仿真证明提出的水印算法具有不可感知性,对于一些视频攻击具有鲁棒性。

10 关键词:视频水印;拼接图像;共谋攻击;MPEG-4压缩;帧下降中图分类号:TP391.41V ideo Watermarking Algorithm Based on MPEG-4SUN Mingrui15 (Harbin University of Science and Technology, Department of Computer Science and Technology,Harbin 150080)Abstract: In this paper, we present a new video watermarking which resists collusion, MPEG-4compression and frame dropping attacks. This algorithm is based on video mosaic, in order toillustrate the contribution of this technique in video watermarking, allows to select an interesting20 area where the mark should be embedded. The idea is to insert the same mark into the same pixelswhich represent the same physical point. This is exactly the information which can be provided bya mosaic image at least for the located points in the scene background. Next, we present extensiveexperimental simulations which prove the watermark imperceptibility and robustness againstseveral video attacks.25 Keywords:video watermarking; mosaic image; collusion attack; MPEG-4 compression; framedropping0 引言如今,随着网络技术的发展,进入到数字多媒体世界变得简单容易了。

数字水印中关于DCT的算法研究

数字水印中关于DCT的算法研究

数字水印中关于DCT的算法研究在我国现代信息计算机网络技术、多媒体技术和信息技术不断发展的过程中,数字化已经成为展现信息的主要手段,从而方便了数字多媒体信息的存储、复制和传播。

在此没有限制任意编辑、复制、修改及传播数字图像、音乐等的背景下,就导致出现了信息安全、版权纷争及盗版等多种社会问题。

数字水印是现代全新的技术,其指的是信息隐藏技术在研究过程中的重要内容。

数字水印能够对现实版权进行有效保护,目前其已经成为多媒体信息安全研究中的重点内容。

数字水印能够利用相应的算法在被保护数字多媒体内融入秘密信息,也就是水印,其表示版权所属及跟踪侵犯的行为。

利用分析数字水印算法空域和变换域并且设计,有效确定分块DCT数字图像水印算法,比如生成水印、嵌入水印、提取和检测等。

在具体使用过程中,通过DCT变换实现水印图像的生成,攻击水印图像,验证鲁棒性。

标签:数字水印;水印算法;离散余弦变换;Cox1 DCT算法中数字水印的嵌入通過离散余弦变换性质可以看出来,利用二维离散余弦实现图像转换之后,图像大部分能量都是在变换域中低频部分集中。

其主要是由于人眼视觉系统对于DCT系数低频部分比较敏感。

所以,水印信息无法在此部分能量中叠加。

另外,高频系数在系数进行图像压缩时容易丢掉。

所以,一般将水印加在变换域系数矩阵的低频接近中频系数的区域。

为了适应图像的压缩方式,在嵌入水印之前通常先对图像进行8*8大小的分块。

以一副512*512大小的lena灰度图像和我们的校徽灰度图像为例说明水印嵌入的具体步骤:首先,将512*512的原始图像I系数矩阵分割成为多个8*8的小块,那么此原始图像就会被分割成为64*64小块,实现每个小块的二维离散余弦变换。

其次,原始图像转变成为多个系统绝阵,此多个水印图像矩阵中的每个矩阵相互对应的原始图像DCT系数,使用公式对水印嵌入进行计算。

最后,对此小块信息矩阵实现二维DCT的逆变换,之后合并成为一个图像,从而能够得到图像,此图像已经嵌入图像。

基于MPEG-4压缩视频水印一种算法的改进

基于MPEG-4压缩视频水印一种算法的改进
并 个 角 落 网 络 用 户 可 以 借 助 扫 描 仪 、 字 相 机 、 V 和 调 制 解 调 器 等 电 质 . 且 不 易 被 察 觉 。 数 D
务 等 先 进 的 多 媒 体 服 务 有 了 十 分 广 阔 的 前 景 I 。 而 , 的 技 术 必 然 非 法 检 测 和 非 法 破 解 能 力 ,文 件 格 式 的 变 换 不 应 导 致 水 印 数 据 的 丢 ”然 新
也 修 会 带 来 一些 新 的问题 , 别是 信 息 安全 方 面 的 问题 。数 字 媒 体 , 其 失 。攻 击 者在 知 道水 印嵌 入 和提 取 算法 情 况 下 , 不 能够 检 测 、 改 特 尤
是 数 字 化 的 图 像 、 乐 、 频 等 等 , 容 易 被 非 法 复 制 或 者 在 传 输 过 或 者 删 除 水 印 。 音 视 很
的 篡 改 或 摧毁 。为 了解 决 这 一 迫 切 需 要解 决 的数 字 媒 体 安 全 问题 , 面 I 临着 被 盗 取 和 篡 改 的 危 险 , 以 鲁 棒 性 是 十 分 重 要 的 , 时 , 藏 所 此 隐
人 们 急 切 需 要 一 种 对 密 码 学 进 行 补 充 的 技 术 , 应 该 可 以 在 加 密 内 数 据 量 的 要 求 居 于 次 要 地 位 。 它 容 被解 密 后 仍 能继 续 保 护 内容 。
又 ( ) 字 媒 体 信 息 一 旦 被 解 密 , 不 再 受 保 护 了 , 用 者 可 以 对 想 的 水 印算 法 应 该 既 能 隐藏 大 量 数 据 , 可 以抵 抗 各 种 信 道 噪 声 和 1数 就 使
解 密 后 的 图像 和 视 频 进 行 更 改 、 用 和 电 子 传 播 。 使
( 1 上 发 布 数 字 媒 体 文 件 , 了 一 部 分 需 要 保 密 外 , 多 数 是 不 会 影 响 数 字 水 印 技 术 的 应 用 , 为 实 际 应 用 一 般 只 偏 重 其 中 的 一 2网 除 大 因
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西北师范大学硕士学位论文基于MPEG-4视频数字水印的DCT算法研究姓名:徐书魁申请学位级别:硕士专业:计算机应用技术指导教师:张贵仓2008-11-16摘要随着信息技术和计算机网络的飞速发展,人们不但可以通过互联网和CD-ROM方便快捷地获得多媒体信息,还可以得到与原始数据完全相同的复制品,因此,作为数字媒体版权保护的重要手段,数字水印技术近年来已成为国内外研究的热点。

数字水印是信息隐藏技术的一个重要分支,是一种全新的数字产品保护技术,它是将标识作者的版权保护信息和认证信息嵌入到图像、音频、视频或软件等各种数字产品中,以达到区分非法拷贝传播和保护知识产权的作用。

随着MPEG-4视频标准应用越来越广泛,如网络视频通讯,视频编辑等等,必须要有如数字水印这样的技术来保护MPEG-4视频数据的版权。

本文研究了面向MPEG-4系列标准的视频水印技术及其应用问题。

MPEG视频主要基于空间及时间冗余进行压缩,在基于多媒体的压缩方面,MPEG主要采用了和H.261相一致的8×8区域DCT变换方法。

正是由于DCT变换是目前多媒体视频压缩几大标准中共同采用的技术基础,基于DCT的水印方案在压缩视频中具有显著的优势该方案不但无需引入额外的变换以换取视频(帧)的频谱颁布,且能有效抵抗其中DCT参数重新量化的影响,因此,基于DCT的压缩视频水印算法具有非常重要的研究意义和应用前景。

针对MPEG-4未压缩域和压缩域视频分别提出了离散余弦变换DCT的视频数字水印的两种新的改进算法。

本文主要研究工作及创新如下:1、本文首先结合研究问题的背景,指出MPEG-4视频水印技术对于科研及工业生产的重要意义,对水印技术的研究现状及发展趋势进行了分析和总结;2、综述了数字水印和MPEG-4技术相关的一些基础理论知识,针对视频水印技术进行了深入地研究。

3、本文在研究了前人算法的基础上[5],分析了将现有的静态水印技术加之于MPEG-4视频上的可能性以及可能出现的问题,提出了一种实用的用于MPEG-4非压缩域的视频水印算法:利用块分类的DCT域自适应扩频图像水印算法,并给出了分析和实际验证的结果。

嵌入的水印是一个可视二值图像。

用两个不相关的伪随机序列分别代表水印信息中的0和1,从而达到扩频的目的,将扩频后的水印信号,嵌入到分块DCT域的中低频段系数中。

仿真实验表明:图像经过JPEG有损压缩、低通与中值滤波、剪切等图像处理操作后仍是稳健的。

4、本文在分析研究了文献中Patrick Bas, Nikolaos, V.Boulgouris, Adnan M.Alattar[8]等人的几种经典算法的基础上,设计并实现了一个在MPEG-4位流中嵌入水印的版权保护方案,通过对选定的DCT系数进行微小变换,以满足特定的关系,来表示一个比特的信息。

为了不受量化过程的影响,本方案将水印嵌入在量化后的DCT系数中,从而提高了水印生存的稳定性。

在MPEG-4压缩算法中,DCT系数的量化是关键,它直接影响视频的质量和码流控制算法。

为此,MPEG提供了一个供参考的标准量化表。

该表根据人类视觉模型(HVS)建立。

考虑到人眼对高频信息损失的敏感度较低频损失小很多,因此通常把水印嵌入到中低频信息中,从而提高了水印信息的鲁棒性。

另外,根据人眼对亮度信息的变化比色度信息较敏感这一特性,为最大限度地保持视频质量,本方案将水印嵌入到色度子块的DCT系数中。

由于DCT是目前多媒体视频压缩中被广泛采用的技术基础,因此,基于DCT的视频水印方案具有显著的优势。

将水印信息嵌入到IVOP 色度量化后的DCT直流系数中,不但无需引入额外的变换以获取视频的频谱分布,且水印信息不受DCT系数量化带来的影响。

实验表明,算法在MPEG-4水印视频经过滤波、旋转、尺度变化、代码转换编码等处理后,在可见性和鲁棒性等方面取得了良好的效果,能够很好的抗MPEG-4压缩。

5、最后分析了MPEG-4数字水印的研究方向以及可能的应用前景。

关键词:数字水印;MPEG-4;DCT;视频水印AbstractWith great development of the IT and network technology, we easily have multimedia by Internet and CD-ROM, and these media are duplicates of original data. So as an effective method to provide copyright protection for digital media, digital watermarking has received considerable attention all over the world in recent years.Digital watermarking is an important branch of information hiding and a new digital products protection technology. It is a process of embedding a watermarking, such as author’s copyright information or authentication information, into various digital products, such as images, audio, video or software etc. By this way, watermarking can distinguish the illegal copy and embezzlement of the digital products and protect intellectual property right. As MPEG-4 video standard is more and more used for applications such as video editing, network video communications, the MPEG-4 video data must have a copyright protection such as watermarking to protect the copyright.In this paper, applications of watermarking video content and main technical thoughts in video watermarking are studied. Two new and improved DCT(discrete cosine transformation) algorithms are put forward in this thesis for MPEG-4 video: Aimed at Uncompressed MPEG-4 domain, a new DCT watermarking algorithm is proposed based on Watson model. The embedded position is fixed on by Watson model. In order to encrypt the watermarking, the spread-spectrum is introduced. This scheme has strong robustness; An improved DCT-based digital watermarking technique is proposed in this article. Through analysis of MPEG standard, different watermarking schemes are given for intra-frames and non-intra-frames respectively. The whole method and its implementation are presented in detail. Several experimental results have demonstrated that the proposed watermarking algorithm is robust against some typical attacks in terms of geometric clipping and linear interpolation. It is hoped the proposed method can be effectively applied to Web2 based video applications.The major research works and innovatory points in this thesis are as follows:1. This paper firstly points out the important meaning of digital watermarking to the science research and industry production based on the background of problem studied, and analyzes the current status and developing trend of the digital watermarking.2. The basic principles, features and problems of watermarking and MPEG-4 are summarized. The video watermarking is researched thoroughly.3. 1. A new discrete cosine transformation (DCT) watermarking algorithm is proposed based on Watson model. The embedded position is fixed on by Watson model. In order to encrypt the watermarking, the spread-spectrum is introduced. This scheme has strong robustness.4. Several algorithms for MPEG-4 watermarking are studied, such as Patrick Bas, Nikolaos, V.Boulgouris, Adnan M.Alattar[8]. A method for watermarking of MPEG-4 compressed video is presented. Spread spectrum technology is used to improve the security of watermark sequences. A synchronization template is used to combat geometrical distortion such as cropping, scaling, and rotation. Both signals, synchronization and watermark are embedded in the bit stream. A drift compensator is used to eliminate the distortion due to AC/DC prediction in I-VOPs and motion compensation in P-VOPs, to maintain robustness of the watermarking and the quality of the video, and resist format conversion attack. A bit stream control mechanism is introduced to main the data rate after the embedding manipulation. From the experiment results, it indicates that, after the watermarked MPEG-4 videos suffer filtering, rotation, scaling and transuding, the watermarking possesses good imperceptibility and robustness.5. The research direction and possible prospect of the digital watermarking for MPEG-4 video text document s are analyzed.Key words: digital watermarking, MPEG-4,DCT,Video watermarking独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

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