高清实时视频流脆弱性数字水印技术研究
数字水印技术
9.1.4 数字水印的分类
（2）按感知特性划分：
不可感知水印（不可见水印）：人的感观不能感知 嵌入的水印，不影响作品的质量，具有较高的使用 价值 可感知水印（可见水印）：可觉察数字水印嵌入到 载体后会在媒体中留下明显的印记，主要用于标识 版权，防止非法使用，虽然降低了资料的商业价值， 却不妨碍使用者的使用，如电视台的台标等。
数字水印应具有如下的基本特征:
不可感知性 水印容量 鲁棒性
可证明性
安全性
数字水印的安全性与密码系统的安全性非常类似，即水印嵌入的算 法是公开的，安全性建立在密钥管理基础上，只有拥有密钥才能提 取水印。数字水印系统一般使用一个或多个密钥来确保水印安全。
9.1.3 数字水印系统的组成
可证明性 安全性
9.1.2 数字水印的基本特征
数字水印应具有如下的基本特征:
不可感知性 水印容量 鲁棒性 可证明性
数字水印算法能够正确识别出被嵌入到保护对象中的有关信息，例
如经过注册的用户编码、产品的标识或者其他任何有意义的文字等， 并且在需要时将其提取出来作为证据。
安全性
9.1.2 数字水印的基本特征
Playback control
Record control
Illegal copy
Non-compliant recorder
应用领域(4)——数字指纹
Distributed copies Digital fingerprints Users
Original image
应用领域(5)——内容验证
数字水印应具有如下的基本特征:
不可感知性
对不可感知的数字水印来说，是指加入数字水印后不会改变数字产 品的感知效果，即感知不到数字水印的存在。
视频水印算法的研究与实现
ＤＵ ｏ — ｇ ｎ ． Ｙａ ａ ｇ ＹＡＯ ｅ Ｗ ｎ’
（ ．Ｂ ｉｎ ｌｃ ｃＳ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ｎｔｕｅ Ｂ ｉｎ ０ ７ ， ｈ ａ １ ｅ ｉｇＥｅｔ ｃ ｎｅａｄＴｃ ｎｌ ｙＩｓｔｔ， ｅｉｇ１０ ０ Ｃ ｉ ） ｊ ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｊ ｎ
２ ｏ ｅｅｏ ｏ ｍｕ ｉａ ｏ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｘ ｄａ ｎｖ ｒ ｔ ， ｉ ｎ Ｓ ａｎ ｉ １０ １ Ｃ ｉａ ．Ｃ ｌ ｇ ｆ ｍ ｎｃｔ ｎ Ｅ ｇ ｅ ｎ ， ｉ ｎＵ ｉｅｓ ｙ Ｘ ’ ｈ ａ ｘ ７ ０ ７ ， ｈｎ ） ｌ Ｃ ｉ ｎ ｉ ｉ ｉ ａ
关键词 ： 视频水印； 版权保护 ； 盲检测 ： 稳健性
中图 分 类 号 ：Ｐ ９ Ｔ ３１ 文 献 标 识码 ： Ｂ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｍ ｐ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｄ ｏ Ｗ ａ ｅ ｍ ａ ｋ ｎｇ Ａｌ ｏ ｉｈ ｓ ａ ｃ ｎｄ Ｉ ｌ ｍ ｎｔ ｔｏ ｆ Ｖｉ ｅ ｔ ｒ ｒ ｉ ｇ ｒｔ ｍ
第 ８ 第２ ２卷 期
文 章 编 号 ：０ ６—９４ （０ １ ０ ０ ４ ０ １０ ３ ８ ２ １ ）２— １４— ３
计
算
机
仿
真
２１年２ ０ １ 月
视 频 水 印算 法 的研 究 与 实 现
杜 耀 刚 ． 姚 文Ｉ ｊ
（ ．北京 电子科技学院 ， １ 北京 １０ ７ ； ０ ０ ０ ２ ．西安电子科技大学通信工程学院 ， 陕西 西安 ７ ０７ ） １０ １
ｏ ｔｍｉａｉ ｎ ａｇ ｒｔ ｍ ．Ｔｈｅａ ｇ ｒｔ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｌｏ ｈ ｉ ｌ ｏ ｈｍ ａ ｍｐｌｍｅ ｔｄ ｔ ｏ ｔｏｉ ｉａ ｉ ｅ ｎ ｃ ｉ ｖ ｓｔ ｅ ｂ ｉ ｅｅ ｔｏ ｅ － ｉ ｃ ｎ ｂｅｉ ｅ ｎ ｅ ｗｉｈ ｕ ｒｇｎ ｖｄ ｏ ａ ｄ ａ ｈ ｅ ｅ ｈ ｌｎｄ ｄ ｔｃｉ ｎ ｆａ ｌ
数字水印产品介绍
5
电话：(+86) 10 62129763
传真：(+86) 10 62129763 - 802
金石威视数字水印产品
能够与服务器端的流媒体服务器进行连接，通过网络连接模块接收视频数据，并对收 到的视频数据进行基本的缓存处理，供后续解码使用。
z TS 流解析器
接收到的码流格式为 TS 数据包，因此需要使用 TS 流解析器对其进行解析和数据重 组。提取到的数据域里的 MPEG-2/MPEG-4 码流将被送至 MPEG-2/MPEG-4 解码器进行 解码。
传真：(+86) 10 62129763 - 802
金石威视数字水印产品
视频数据采集 TS 流解析
MPEG2/4 解码 水印嵌入
MPEG2/4 编码 TS 流封装
数字电视信号
DVD/VCD 片源 水印信息
数据打包存储
流媒体服务器
实时转发
3.2 客户端架构
服务器端基本流程
客户端设备主要是能够支持网络接口、DVB-ASI 接口和数字电视接收能力的 PC 机。 其中主要功能模块包括：
z TS 流封装器
对完成重编码的 MPEG-2/MPEG-4 码流，为了方便其在网络上传输，仍然需要对其 进行包装，封装成流媒体通用的 TS 格式的数据包。编码完成的 TS 码流中数据域为 MPEG-2/MPEG-4 码流，其中包含了数字水印信息，将被送至流媒体服务器，进行存储 或实时转发，供用户点播使用。
z 复杂性低
水印算法复杂度较低，水印信息的嵌入、提取和检测满足大视频数据的实时性要求。
z 支持盲检测
不需要原始视频信息，根据参数直接进行盲检测。
z 水印容量高
可以满足广播电视的容量需求。
视频数字水印技术
薪 ，成 效甚 微 ，水 费改 革 的根 本 目的是 促进 节 约 用 水 ，只 有解 决 妤 ｌ 程 配套 、 Ｔ 水的控 制 和水 的计 量 问题 ，才 能逐 步 划 小 量 水 单 位 ，为 农 户 和 用 水单 位 服 务
数 ａ 据 Ｐ ＮＲ （ 根 Ｓ 峰值信噪比）来控制质
量 ，ＰＳＮＲ 高于 目标 值 ，增大 ａ； 反之 ，
就减小 ａ。嵌入水 印后 的帧为 Ｆ ＝ Ｆ＋
Ⅸ Ｍ （Ｖ ＋ Ｓ） 。
数 据 进 行 处理 ，与 视 频编 码 格 式 无 关 。 按 照嵌 入 的域划 分 ，可 以分 为在 空 间域 嵌 入水 印和 在频 率域 嵌 入水 印 ，频率 域 （ 变换 域 ）水 印 是指 在 原 始 视频 的某 个
市场 需 求更 为迫 切 。
３２压缩视频水 印 ． 基于 压缩 视频 的 水 印算法 ，是 与某
２、视 频 数 字 水 印 的基 本 特 征和 基 本原 理
视频数字水 印和数字 图像水 印有很 多 相 同 的特 点 ，例 如 不可 见性 、鲁 棒性 、 安全 性 、可 靠性 等 。除 此之 外 ，视频 数 字水 印还 有 自己的特征 ： （ １）实 时 处 理 性 （ ２）随 机 检 测 性 （ ３）与视 频编 码标 准 相结 合 （ ４） 盲水 印方 案 （ ５）进一 步 的鲁 棒 性
域 ，离散 傅 立叶 变换 （ ）域 ，离 ｆ域 的视 频水 印 。其 中 ，编码 域的 视频 水 ＤＦＴ
散 小波 变换 （ Ｔ ）域 ，分 形域 、哈 Ｄ Ｗ Ｅ ｆ 印是将水印嵌入过程引入到ＭＰ Ｇ编码器 Ｉ 转第 页 罄 ２
德 码 变换域 等 。 我们这 里主 要介 绍空 间
先 ，根 据 人 类 视 觉 特 性 确 定 掩 码 结 构 包 』 （ 括 亮 度 掩 蔽 、 纹 理 掩 码 、 时 间掩
DCT域内视频分形脆弱水印算法
2017年第12期计算机与现代化JISUANJI Y U X IA N D A IH U A总第268期文章编号：1006-2475 (2017) 12-0077-06DCT域内视频分形脆弱水印算法杨树国\张波\熊鹏程2，薛明宇7(1.青岛科技大学数理学院，山东青岛266061# 2.亚马逊A9中央经济搜索部，美国娃谷94701;7中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266580)摘要:针对视频完整性认证问题，提出一种D C T域内视频分形脆弱水印算法。
首先把视频I帧的R G B色彩模式转换为 Y U V色彩模式，并对Y分量进行D W T变换;然后提取I帧的分形特征，结合每一帧的位置特征生成认证码，用Logistic混 沌映射将认证码置乱；最后将置乱的认证码嵌入每一帧D C T块最后2个非0系数的L S B位上。
在视频认证过程中，无需 参考原视频，实现了盲检测。
实验结果表明，该方法在保证原视频质量的情况下，能有效检测到对原视频的篡改和攻击，并能定位篡改和攻击的位置。
关键词：脆弱水印；离散小波变换；离散余弦变换；分形中图分类号:TP709 文献标识码：A doi: 10. 7969/j.issn. 1006-2475.2017.12.007A Fragile Video Watermarking Algorithm Based on Fractal TheoryY A N G S h u-g u o1，Z H A N G B o1，X IO N G P e n g-c h e n g2，X U E M in g-y u3(1. School of Mathematics & Physics，Qingdao University of Science & Technology，Q2. Amazon A9，101 Lytton Ave，Palo A lto，CA 94701，U SA；7. School of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China)Abstract: Aiming at the video integrity authentication problem，this paper proposes a fragile video watermarking algorithm based on fractal theory，which converts the color pattern RGB into color pattern Y U V and embeds the watermark into the component Y.Transformed by DW T，the fractal feature of I-frame is extracted，which combines witli the position feature of each frame to generate authentication code. Then，the authentication code which is scrambled by Logistic chaos mapping is embedded into the LSB bit of last two non-zero coefficients of DCT block. In the process of video authentication，it is possible to realize the blind detection without reference to t he original video. The experimental results showthat the proposed algorithm can effectively detect and locate the position of the original video which is attacked and tampered with，without degrading image Key w ords:fragile watermarking; DW T; DCT; fractal〇引言近年来，随着计算机网络和多媒体技术的快速发 展，多媒体作品的拷贝和传播变得越来越容易，多媒 体作品的版权和所有权也越来越容易被侵犯。
数字水印技术在印刷防伪领域中的应用研究
数字水印技术在印刷防伪领域中的应用研究近年来，随着科技的不断发展，数字水印技术在印刷防伪领域中得到了广泛的应用。
数字水印是一种将特定信息嵌入到数字图像或视频中的技术，它可以保护版权，防止盗版，同时也可以用于印刷品的真伪鉴别。
数字水印技术在印刷防伪领域中的应用主要包括两个方面：一是应用于防伪印刷品，二是应用于防止盗版。
在防伪印刷品方面，数字水印技术可以将特定的标识信息嵌入到印刷品中，这样可以在一定程度上防止伪造和盗版。
通过特殊的读取设备，可以验证印刷品中的数字水印信息，从而确认其真伪。
例如，在纸币的印刷中，数字水印技术可以嵌入特定的标识，使得假币更加难以伪造。
此外，在身份证、护照等重要证件的印刷中，数字水印技术也可以起到防伪的作用，保护个人信息的安全。
而在防止盗版方面，数字水印技术可以将版权信息嵌入到数字媒体中，以防止盗版和非法传播。
通过数字水印技术，可以在音乐、电影等数字媒体中嵌入特定的标识，一旦被盗版，可以通过水印信息追踪到盗版来源，从而进行维权。
数字水印技术的应用不仅可以保护版权方的权益，也可以提高数字媒体行业的健康发展。
数字水印技术在印刷防伪领域中的应用研究还面临一些挑战。
首先，数字水印技术需要在保护信息安全的同时，确保不影响原始图像或视频的质量。
其次，数字水印技术需要与印刷材料和工艺相适应，以确保水印在印刷过程中的稳定性和可读性。
此外，数字水印技术的应用还需要相关法律法规的支持和完善，以提供合法的维权途径。
总之，数字水印技术在印刷防伪领域中具有广泛的应用前景。
通过数字水印技术，可以保护版权，防止盗版，并提高印刷品的真伪鉴别能力。
然而，数字水印技术的应用还需要进一步的研究和完善，以满足不断发展的需求。
相信随着科技的进步和法律的完善，数字水印技术在印刷防伪领域中的应用将会得到更加广泛的推广和应用。
图像数字水印技术研究综述
图像数字水印技术研究综述纲要：从数字水印的系统模型下手，对多种数字水印算法的精华思想进行研究综述和对照剖析。
此中包含 LSB 算法、 Patchwork 算法等空间域数字水印算法， DCT 、 DFT 、DWT 及其各自衍生发展出的多种频次域数字水印算法，还有鉴于向量机的数字水印算法和鉴于跳频技术的数字水印算法。
指出了各样算法的特色和合用范围。
重点词：数字水印；图像；版权保护；空间域；频次域中图分类号： TP391 文件表记码： A 文章编号：1009-3044(2008)36-2742-03Summary on Image WatermarkingTechnology WANG Wen-juan(School of Information, Capital University of Economic and Business, Beijing 100026, China)Abstract: Start with Digital Watermarking system model, summary and analysis the essence of many digital watermarking methods. Including the space domain digital watermarking algorithm such as the LSB algorithm, and the Patchwork algorithms , frequency domain digital watermarking algorithm such as DCT, DFT, DWT and their derivatives. There are digital watermarking algorithm based on the vector machines anddigital watermarking algorithm based on frequency-hopping technology. At last point out the various featuresof the algorithm and its application.Key words: watermarking; image; copyright; space domain; frequency domain1前言数字水印是解决多媒体信息的版权保护难题的一种技术，它是指利用数字作品中广泛存在的冗余数据和随机性，把版权信息等内容的数据（水印）嵌人到数字作品中，经过从加了水印的数字作品中检测或提取水印（有关版权的信息），进而起到保护数字作品版权的一种技术。
浅谈数字视频水印技术
数字水 印本身 的特性可 以帮助它在不知不觉 间实现对数字媒体的保 护。一般来说 ， 数 字水 印具有 以下三个基本特征 ：
１ ） 鲁棒性 。这是数字水印的最基本要求 ， 即数字水 印应该能够抵抗各种有 意（ 如马赛克攻击 、 统计平均攻击 、 线性 共谋攻击等 等） 或无意（ 压缩 、 滤波 、 噪声污染 、 各种几何变换等等 ） 的修改或恶意攻击 。这样既保证 了数字媒体 的高品质 ， 同时也保 护了作者
人， 天津科技 大学包装与印刷工程学院， 副教授 ， 硕士研究生导师 ， 主要研究方向为印刷 色彩及 图形 、 图像处理 ， 数 字出版技 术； 顾种（ １ ９ ８ １ 一 ） ， 天津科技大学包装与印刷工程学院， 讲师 ， 主婀 究方向为印前图像处理， 数字印刷 ， 数字化工作流程。
本拦目责任编辑 ： 唐一东 多媒体技术及其应用 … ５ １ ４ ３
品的附加信息 。
一
般来讲 ， 数 字水印系统包含三个基 本部分 ： 水 印的生成 、 嵌入 、 提取或检测 ， 如图 ２ 所示 。通 过相关 的水 印生成 算法生成隐秘
信息（ 如版权信息 ） 形成 水印 ， 将水 印嵌 入到数字 内容 中得 到含水印的数字 内容 ， 使 用解密密钥结合水 印算法提取或检 测出水印 ， 从 而实现对数字 内容 的保护与监测 。其 中 ， 在 数字媒体传输 的过程 中 ， 会受 到各种攻 击 ， 企 图破坏或修改 水印 ， 这就要求数字水 印
的利益。
２ ） 不可见性 。水印 的嵌入对数字媒体造成 的变化不能被轻易察觉到 ， 同时也不 能影 响数 字媒体 的正常使用 ， 从而确保数字媒 体的商业 价值 。可视水 印除外 。 ３ ） 安全性 。嵌人数字多媒体的水印信息应是难 以被篡改或伪造的 ， 未经授权的用户是无法正确地检测 、 提取或是移除水 印的。
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水 印信 息 ， 嵌入 到Ｉ 帧的 高频ＤＣ 量化 系数 中７ Ｐ Ｔ Ｘ 帧的ＤＣ Ｔ量化 系数 中 ， 视频 的解码阶段进行检 测及验证 ， 并在 水 印提取不需要原始视频的参与 ， 于盲检测。实验结果表 明 ， 属 该文 中所提 出的算法及 验证方案对Ｈ． ４ ２ 视频 的 ６
技术 则克 服 了传 统数 字签 名技 术 的这些 缺点 。基 于
脆弱性 ， 即水 印算 法 能够 有效 地感 知各 种攻 击 ，
脆弱 性数字 水 印技术 的数据 完 整性验 证 为解决 视频 当视 频遭 受攻 击时 ，能够 提示 用 户所接 收 到 的视 频 数据篡改 提示 问题提供 了一条理 想 的技术 途径 。 数据完 整性遭 到质疑 。 国内外对基 于 压缩域 的脆弱性 数字 水 印算 法研
体信 号 中用 以验证数 据完整 性的技术 。
这种 方法 的优 点是水 印嵌 入后 原则 上不 会增 加视 频
且在 编码过 程 中嵌入 水 印 ， 计算 复 杂度 相 目前 ， 据完整 性 验证 的方 法主要 有 两种 ： 数 数字 的 比特率 ， 易于 添加 。 文所提 出 的算 法是在 这种思想 本 签名技 术和脆 弱性 数字 水 印技术 。但 数字 签名技 术 对较低 ， 对 多媒体数 据 的保 护存在一 些弊端 。 首先 ， 数字签 名 的基 础 上 结 合 应 用 场 景 的特 点 对 原 有 算 法 进 行 改 技 术只能保 证所 传输 内容 在签 名存 在状 态下 不被 修 进 ，较 好地克 服 了原算 法在 用于 高清 实 时视 频 流时 改， 签名 一旦被解 密 ， 数据 内容 就完 全是透 明的 。其 的缺陷 。
图 像质量、 出 输 码率及编码速度影响较小， 并能有效的检测各类攻击， 具有较强的实用性及有效性。
关键词 ： 脆 弱性视 频水 印； 完垫 性认证 ； ２４ Ｈ． ６
究 主要 有两种 基本思 想 。 第一种 是在 ＰＢ 、 帧的运 动矢 １ 引言 由于Ｐ Ｂ 的运 动矢量 对各 种处理 方式 都 、帧 随着 网络 技术 和 多媒体 技术 的发 展 ，实 时传输 量 中嵌 入 ， 故 的视 频信号 正在 逐步进 入高 清 时代 。人们 在关 注视 比较敏感 ， 可 以用 于嵌入脆 弱性 数字水 印。但 由于
宽资 源有 限 ，所 以在 水 印嵌 入后 不 能增 加 视 频 中Ｉ 的特征信 息作 为水 印 内 帧
容 的基 础 ， 过加 密 计算 生 成水 印信 息 嵌入 到Ｉ 通 帧和
１ ＿ ＿ Ｉ Ｉ
水 印的盲 检测 ， 由于 水 印是 用 于完 整 验 证 ， 存 Ｐ Ｉ Ｃ 系数 中。Ｉ 的 主要特征 信息 都包 含在Ｄ Ｔ 帧 ￣Ｄ Ｔ 帧 Ｃ ＿厂 验证 时 是无法 获 取 原始 图像 信息 的 ，所 以在 水 印检 系数 中 ， 帧 的剪 裁 、 对Ｉ 替换 等攻 击都 会 引起部 分 Ｄ Ｔ Ｃ
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安 全性 ，指攻 击者 在 不知道 密 钥等信 息 的情况
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…
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４ 收 稿 日期 ：０ １ ０ — ３ ２ｉ ２ １— ３ １
】
２ １ ＿ ０ １２
数 据 通信
Ｔｎ 。 ｅｏ 婪 ｃｆ ｈｏ
次 ，多媒体 数据 内容 的完整 性认 证往 往需 要容 忍一 定程度 的失 真 ，而密码 学 中的认 证方 法不 允许 有一 ２ 水 印特 征 分 析
个 比特 的改 变 ， 否则 将无 法恢 复正 确 的信息 。最 后 ，
为 高清实 时视 频流 提供 完整 性 验证保 护 的脆弱
加 密后 的数字 签名 需要 附在 原文后 面发 送 ，这也 无 性 数 字 水 印需要 具 备 视频 水 印 的一 般 性 特征 外 ， 还 形 中加大 了发送 带宽 。近 年来 发展起 来 的数 字水 印 需要 具有 与应用相 关 的一些特 征 。可概 括如下 ：
．６ 采用 了预测 编 码 ，在 Ｐ Ｂ 的运动矢 量 中嵌人 、帧 频 信号 的图像 质量 、 实时 性等基 本 问题 的 同时 ， 越 Ｈ２ ４ 也 来 越重 视视频 数据 的安全 性 。视频 数据 完蛰 眭的安 数 字 水 印 的方 法会 造 成 编解 码 方 的预测 基 础 不 同 ， 影 基 全更 是 可靠 通信 的基本 要求 。脆 弱 性数 字水 印就 是 导 致误差 漂移 ， 响图像质 量 ； 于压 缩域嵌 入脆 弱 Ｃ 系数 中嵌 入 ， 通过 一定 的算法 将水 印信 息嵌 入到 被保 护 的数 字 载 性数字 水 印的第 二种基本 思想是 在Ｄ Ｔ
ｌ
。 ｎ 一
数信０ 据 ２ 通１ １ ＿ ２
高清实时视频流脆弱性数字水印技术研究
耿 晓宇’李 影 （ ． １ 数据通信科学技术研 究所 北京 １ ０ １ １ ０ ９ ２ 石家庄 邮电职业技术学院 ） ．
摘 要 ：为解决高清实时视频流完整性验证问题， 文章提出了一种Ｈ． ４ ２ 脆弱性数字水印算法， ６ 并基于该算
完整性 验证 结论 。
下 无法 伪造 或 添加 水 印 ，也 无法 通过 分 析带 有 水 Ｅ 印信 息 ’并 与提 取 到水 印信 息 ， 行 比较 ， 到 Ｉ Ｊ ， 进 得
的Ｈ ２ ４ 流获 取密钥 信 息 。 ．６ 码
视 频速率 恒 定性 ，由于高 清视 频 在 编码 后 本身 ４ 数 字 水 印 算 法 设 计 的码 率 就 比较 高 ， 同时视 频在 进 行传 输 时 ， 网络 的带 ４ １ 水 印 信 息 生 成 算 法 ．