介绍了数字水印技术的基本原理
数字水印技术的工作原理
数字水印技术的工作原理数字水印技术是一种通过在数字数据中嵌入隐蔽信息的方式来保护版权、确保数据完整性和可追溯性的技术。
数字水印技术主要利用数字信号处理、图像处理和加密技术等相关知识实现其功能。
本文将阐述数字水印技术工作原理。
数字水印技术的工作原理数字水印的嵌入和提取过程是数字水印技术的两个核心操作，因此需要了解数字水印的嵌入和提取原理。
数字水印的嵌入数字水印的嵌入是将隐蔽信息嵌入到数据载体中的过程。
数据载体可以是数字图像、音频、视频等。
其中，数字图像是数字水印技术应用最广泛的数据载体。
嵌入数字水印的过程可以通俗的解释为在原始数据中加入少量的“水印”，通过这些“水印”信息来保护原有数据的版权和完整性。
数字水印的嵌入技术主要包括以下几个步骤：1.选择可靠的数字水印算法数字水印技术的实现离不开算法的支持。
因此，选择一种流行、可靠、可自定义的数字水印算法是关键。
数字水印算法通常可分为频域算法和空域算法两种。
频域算法是基于一些变换（如DCT、DFT）在频域进行的，而空域算法则是直接嵌入到载体数据的空域中。
2.对载体进行预处理嵌入数字水印前必须进行载体数据的预处理，如调整载体大小、格式转换、颜色平衡、图像滤波、亮度调整、高斯噪声等。
预处理的目的是使数字水印嵌入后不会显著影响到载体数据的质量。
3.生成数字水印在生成数字水印时，数字水印应该具有以下几点属性：数字水印应该是唯一性的，每个数码水印都应该有不同的标识。
数字水印应具有可插拔性，可以按照需要进行加、解码操作。
数字水印应具有透明性，应该对载体数据的外观没有或少有影响。
数字水印应具有不可移除性，水印数据应该不容易被恶意的攻击、篡改或删除。
4.嵌入数字水印数字水印的嵌入过程主要分为以下几步：①划分载体数据块：根据数字水印算法的要求将载体数据划分为不同大小的块。
②计算嵌入强度：将生成的数字水印嵌入到载体图像的块中时，需要先对每个块进行分析，以计算嵌入的强度，以保证数字水印能够被检测到，同时不影响载体数据的完整性。
数字水印基本原理
AD = 1 XY
∑p
x, y
x, y
x, y
− ~ x, y p
2 − ~ x, y ) p
1
MSE =
1 XY
∑ (p
x, y
Lp －范数
拉普拉斯均方误差 信噪比 峰值信噪比
1 Lp = XY
∑
x, y
p x, y − ~x , y p
p
LMSE = ∑ ∇ 2 p x , y − ∇ 2 ~ x , y p
提取原始水印：如文字、徽标 0-1判决：判定水印存在与否
ˆ W = D( I W , I , K )
W存在 1, C (W , W , K , δ ) = 0， W不存在
∗
∗
数字水印的分类
从载体上分类 从外观上分类 从加载方式上分类 从检测方法上分类 从水印特性上分类 从使用目的上分类
从载体上分类
数字水印的应用
版权保护：表明对数字产品的所有权 数字指纹：用于防止数字产品被非法复制 和散发 认证和完整性校验：验证数字内容未被修 改或假冒 内容标识和隐藏标识：多媒体内容检索 使用控制：控制复制次数 内容保护：保护内容不被滥用
数字水印的研究方向
理论
数字水印模型、隐藏容量、抗攻击性能等
算法
研究具有更高性能的水印算法
从加载方式上分类
数字水印算法的性能（如安全行、不可感 知性、可证明性和健壮性等）在相当大程 度上取决于所采用的水印加载方法。根据 水印的加载方法的不同，可以分为两大类： 空间域水印算法和变换域水印算法。
从加载方式上分类
空间域水印（水印直接加载在载体数据上）
LSB（最低有效位）方法，利用原数据的最低 几位来隐藏信息 拼凑方法（在图像中随机选择N对像素点（ai,bi) ,然后所有的ai点亮度加1，bi点亮度减1） 文档结构微调方法 （微调行间距、字间距等）
数字水印编码算法
数字水印编码算法数字水印技术是一种将特定信息隐藏在数字媒体中以保护版权和验证数据完整性的方法。
数字水印编码算法是其中的核心部分，它决定了如何将信息嵌入到媒体中以及如何提取出隐藏的信息。
本文将介绍数字水印编码算法的基本原理和常见的几种算法。
数字水印编码算法的基本原理是在媒体的特定区域中，通过微小的变换来嵌入隐藏信息，这些变换在人眼或者其他传感器中是不可察觉的。
在数字图像中，常见的嵌入方法有像素值修改、离散余弦变换和离散小波变换等。
在数字音频中，常见的嵌入方法有低频扩频、频谱扩展和时间扩展等。
通过这样的嵌入方法，信息就被隐写在媒体中，起到了防伪、认证和追溯的作用。
一种常见的数字水印编码算法是基于离散余弦变换（DCT）的方法。
在这种算法中，将媒体分成多个块，对每个块进行DCT变换得到频域系数。
然后根据隐藏信息，在频域系数中进行微小的变换。
变换的方式可以是将信息加到系数中，或者在系数中微调一些分量。
最后进行逆DCT变换得到嵌入了隐藏信息的媒体。
在提取时，按照相同的方式对媒体进行DCT变换和逆DCT变换，就可以得到隐藏的信息。
另一种常见的数字水印编码算法是基于离散小波变换（DWT）的方法。
在这种算法中，同样将媒体分成多个块，对每个块进行DWT变换得到频域系数。
然后根据隐藏信息，在频域系数中进行微小的变换。
不同于DCT算法，DWT在频谱分析中更适合处理不同尺度的信息。
同样地，在提取时，按照相同的方式对媒体进行DWT变换和逆DWT变换，就可以得到隐藏的信息。
除了上述两种基本的数字水印编码算法，还有一些其他的算法。
例如基于人眼视觉特性的算法，它利用视觉系统的特性来增强水印的可见性或者提高抗干扰能力。
还有基于量化器特性的算法，它利用量化器的误差来嵌入和提取水印。
此外，还有一些基于传输特性的算法，它在数字媒体传输过程中嵌入和提取水印。
在数字水印编码算法中，除了嵌入和提取隐藏信息的功能，还有一些其他的要求。
例如鲁棒性，即算法要能在媒体经过压缩、裁剪、旋转等处理后仍然能够提取出水印。
数字水印技术工作原理
数字水印技术工作原理
数字水印技术是一种将数字信息嵌入到数字媒体中并对其进行保护的技术。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 嵌入水印：选择一个合适的算法，将数字信息以特定的方式嵌入到原始的数字媒体中。
嵌入过程通常是通过修改数字媒体的像素值或频域系数来实现的。
2. 隐蔽性：嵌入的水印信息尽可能地与原始媒体混合，使其在一般观察下难以察觉。
水印的嵌入应该对原始媒体的感知质量影响较小，以保证媒体的可视品质。
3. 鲁棒性：在保证水印隐蔽性的同时，数字水印需要具有一定的抗攻击能力。
这意味着即使经过一些通常的信号处理、修改或攻击行为，数字水印依然能够被提取出来。
4. 提取水印：在需要对数字媒体进行验证或提取水印信息时，使用相应的算法对数字媒体进行处理，将嵌入的水印信息提取出来。
提取过程通常是通过检测和解码数字媒体中的特定模式或密钥来实现的。
5. 验证和认证：提取出的水印信息可以被用来进行验证和认证。
通过与预先存储的原始水印信息进行比对，可以确定数字媒体的真实性和完整性，从而进行溯源或防伪等操作。
数字水印技术广泛应用于版权保护、防伪溯源、信息认证等领
域。
它能够在不改变原始媒体内容的情况下嵌入和提取数字信息，为数字媒体的保护提供了一种有效的手段。
数字水印技术：原理、算法与应用研究
数字水印技术：原理、算法与应用研究第一章引言1.1 研究背景数字水印技术是一种将特定信息嵌入到数字媒体中的技术，它可以用于版权保护、内容认证、数据追踪等方面。
随着数字媒体的广泛应用，数字水印技术也得到了越来越多的关注和研究。
1.2 研究目的本文旨在介绍数字水印技术的原理、算法和应用研究，帮助读者了解数字水印技术的基本概念和工作原理，并探讨数字水印技术在各个领域中的应用。
第二章数字水印技术的原理2.1 数字水印的定义数字水印是指将特定信息嵌入到数字媒体中，并且这种嵌入是不可察觉的。
数字水印可以分为可见水印和不可见水印两种类型。
2.2 数字水印的分类根据嵌入的信息类型，数字水印可以分为同步水印和异步水印。
同步水印是将特定信息嵌入到数字媒体的某个特定位置，而异步水印是通过算法将特定信息嵌入到数字媒体中。
2.3 数字水印的嵌入与提取过程数字水印的嵌入过程包括特定信息的选择、特定信息的嵌入和嵌入位置的选择等步骤。
数字水印的提取过程包括水印的检测和水印的提取两个步骤。
第三章数字水印技术的算法3.1 空域水印算法空域水印算法是将数字水印直接嵌入到像素值中的算法。
常用的空域水印算法有LSB算法、块迭代算法等。
3.2 变换域水印算法变换域水印算法是在数字媒体的变换域中嵌入水印的算法。
常用的变换域水印算法有DCT算法、小波变换算法等。
3.3 混合域水印算法混合域水印算法是将空域水印和变换域水印结合起来的算法。
常用的混合域水印算法有伪随机数算法、混合素数算法等。
第四章数字水印技术的应用研究4.1 版权保护数字水印技术可以用于版权保护，可以嵌入版权信息到数字媒体中，以防止盗版和非法传播。
4.2 内容认证数字水印技术可以用于内容认证，可以验证数字媒体的完整性和真实性，以防止内容被篡改和伪造。
4.3 数据追踪数字水印技术可以用于数据追踪，可以追踪数字媒体的传播路径和使用情况，以提供数据分析和监控。
第五章数字水印技术的挑战与展望5.1 水印容量和可靠性数字水印技术在提高水印容量的同时，也需要保证水印的可靠性，即水印在传输过程中不受损失和篡改。
数字水印基本原理
数字水印基本原理介绍了数字水印技术的基本原理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，由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。
因此，数字多媒体产品的水印处理技术已经成为近年来研究的热点领域之一。
虽然数字水印技术近几年得到长足发展，但方向主要集中于静止图像。
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，视频水印技术的发展滞后于静止图像水印技术。
另一方面，由于针对视频水印的特殊攻击形式的出现，为视频水印提出了一些区别于静止图像水印的独特要求。
本文分析了MPEG—4视频结构的特点，提出了一种基于扩展频谱的视频数字水印改进方案，并给出了应用实例。
1视频数字水印技术简介1.1数字水印技术介绍数字水印技术通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统觉察或注意到。
与传统的加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生，但可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播，鉴别真伪，解决版权纠纷并为法庭提供认证证据。
为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强，在水印嵌入、提取时采用一种密钥，甚至几种密钥联合使用。
水印嵌入和提取的一般方法如图1所示。
1.2视频数字水印设计应考虑的几个方面水印容量：嵌入的水印信息必须足以标识多媒体内容的购买者或所有者。
不可察觉性：嵌入在视频数据中的数字水印应该不可见或不可察觉。
鲁棒性？押在不明显降低视频质量的条件下，水印很难除去。
盲检测：水印检测时不需要原始视频，因为保存所有的原始视频几乎是不可能的。
篡改提示：当多媒体内容发生改变时，通过水印提取算法，能够敏感地检测到原始数据是否被篡改。
1.3视频数字水印方案选择通过分析现有的数字视频编解码系统，可以将目前MPEG-4视频水印的嵌入与提取方案分为以下几类，如图2所示。
数字水印技术综述
数字水印技术综述【摘要】本文介绍了数字水印技术的基本原理。
并对其特点、分类、攻击技术及应用领域进行了阐述，同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析，最后指出数字水印今后的研究方向。
【关键词】数字水印；水印原理；水印算法；水印应用１什么是数字水印所谓数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。
比如我们通过一定的算法，在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。
水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。
水印信息通过特殊的方式，可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。
这样的水印不占用额外的带宽，是原始数据不可分离的一部分，并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。
２数字水印的特点一般认为数字水印应具有以下特征：（1）鲁棒性：水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后，仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性。
（2）知觉透明性：数字水印的嵌入不应引起数字作品的视/听觉质量下降，即不向原始载体数据中引入任何可知觉的附加数据。
（3）水印容量(水印的位率)：数字水印应该能够包含相当的数据容量，以满足多样化的要求。
（4）安全性：水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的，数字水印是统计上不可检测的，非授权用户无法检测和破坏水印。
对于通过改变水印图像来消除和破坏水印的企图，水印应该能一直保持存在，直到图像已严重失真而丧失使用价值。
（5）实现复杂度低：数字水印算法应该容易实现。
在某些应用场合(如视频水印)，甚至要求水印算法的实现满足实时性要求。
（6）确定性：数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别，从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据。
数字水印的原理与应用
数字水印的原理与应用介绍数字水印是一种嵌入在数字媒体中的不可见信息。
它可以用来保护版权、防止盗版，以及提供追踪和识别功能。
数字水印可以嵌入在图像、音频和视频等媒体中，并且无法被察觉到，只有特定的解码器才能提取出嵌入的信息。
原理数字水印的核心原理是利用人类对媒体的感知有限性，隐藏额外的信息。
一般来说，数字水印的嵌入过程包括以下几个步骤：1.特征提取：根据媒体的特性，提取出一些不易察觉的特征，如图像的颜色、音频的频谱等。
2.信息嵌入：将需要隐藏的信息嵌入到媒体的特定位置，如图像的像素值、音频的频域等。
3.传输和存储：将嵌入了水印的媒体传输或存储起来。
4.解码：在需要提取出水印信息的时候，使用特定的解码器进行解码，提取出隐藏的信息。
应用数字水印的应用非常广泛，以下列举了几个常见的应用场景：1. 版权保护数字水印可以用来保护数字媒体的版权。
通过在媒体中嵌入唯一的标识信息，可以防止盗版和非法传播，一旦发现侵权行为，可以通过解码水印来追踪侵权者。
2. 防伪认证数字水印可以用来对产品进行防伪认证。
在产品的包装或标签上嵌入水印信息，消费者可以使用特定的解码器来验证产品的真伪，防止购买到假冒产品。
3. 隐私保护数字水印可以用来保护个人隐私。
在个人照片或视频中嵌入水印信息，可以在需要的时候进行身份验证或追踪，防止不当使用。
4. 数据完整性验证数字水印还可以用来验证数据的完整性。
在数据传输过程中，可以嵌入水印信息来检测数据是否被篡改或损坏。
优势和局限性数字水印相比传统的物理水印具有以下优势：•不可见性：数字水印是不可见的，不会对原始媒体造成视觉或听觉上的影响。
•鲁棒性：数字水印对一定程度的变形、压缩和加噪声等操作有一定的鲁棒性，在嵌入信息之后仍然可以提取出水印信息。
•可扩展性：在数字水印的嵌入过程中，可以灵活控制嵌入的信息量和嵌入的位置。
然而，数字水印也存在一些局限性：•容量限制：由于数字媒体的特性和人类感知的有限性，数字水印的容量是有限的。
《数字水印技术》课件
数字水印的分类
02 根据应用需求和嵌入方式，数字水印可分为可见水印
和不可见水印。
数字水印的功能
03
数字水印具有版权保护、内容认证、数据追踪等功能
。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
内容防伪
数字水印可以用于标识多媒体内容的真伪，防止伪造和假冒。
内容追溯
数字水印可以用于追踪多媒体内容的传播路径和源头，帮助发现 和处理安全威胁。
01
数字水印技术的挑 战与展望
数字水印技术的挑战
鲁棒性
透明性
数字水印需要能够抵抗各种常见的图像处 理操作，如压缩、滤波、噪声添加等。
数字水印不应明显改变原始数据的视觉效 果，以免影响其使用价值。
数字水印技术是一种将特定信息隐藏在数字媒体 （如图像、音频、视频等）中的技术，这些信息 可以用于标识版权、追踪数据来源或验证数字媒 体的完整性。
鲁棒性
数字水印应能在数字媒体的常规处理过程中保持 完整性和可检测性，如压缩、滤波、剪切等。
不可见性
数字水印通常不会影响数字媒体的正常使用，人 眼无法直接观察到水印的存在。
《数字水印技术》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数字水印技术概述 • 数字水印的分类与原理 • 数字水印算法的实现 • 数字水印技术的应用案例 • 数字水印技术的挑战与展望 • 参考文献
01
数字水印技术概述
定义与特点
定义
03
易攻击: 水印算法可能被恶意攻击者破解。
04
计算成本高: 水印嵌入和提取过程计算复杂 度高。
数字水印技术及其应用
数字水印技术及其应用近年来，随着信息化建设的快速发展和数字媒体技术的不断创新，数字水印技术逐渐受到广泛关注。
数字水印技术是在数字媒体中嵌入一些不可见的标记，以保证其版权、身份认证和完整性等方面的安全性。
本文将探讨数字水印技术的原理、种类以及应用等方面的内容。
一、数字水印技术的原理数字水印技术是一种隐藏在数字媒体数据中的信息标记技术，目的是为了在保持原数据所具有的可用性及质量的基础上，加入一些可以用于识别、验证、追踪等目的的附加信息。
数字水印主要分为可见水印和不可见水印两种。
可见水印是在媒体数据中嵌入一些可见的标记，以证明该数据的所有权和版权等信息，相当于电子版权声明。
而不可见水印则是在媒体数据中插入一些不会影响原数据展示质量的噪声，来隐藏一些附加的信息。
通过在数据中嵌入数字水印，可以对音频、视频、图像等数字媒体进行版权保护，身份认证，完整性检验等，从而保护数字内容的安全。
二、数字水印技术的种类数字水印技术广泛应用于各种数字媒体数据中，包括音频、视频、图像等类型。
主要有以下几种类型：1.时间戳水印时间戳数字水印是将时间信息嵌入到数字数据中，以确保数据不被篡改或变形。
该类型的数字水印通常被应用于照片、音频和视频的版权保护，以便于跟踪和维权。
2.频率水印该类型的数字水印是在数字信号的频谱中嵌入一些特殊的序列，来进行版权保护和完整性检查。
该类型的数字水印被广泛应用于音频和视频数据的保护，以便于验证数据的完整性和身份认证。
3.几何水印几何数字水印是通过对数字媒体的几何形状进行修改，来隐藏附加信息的一种数字水印技术。
该技术主要应用于数字媒体上的版权保护和身份认证。
4.嵌入式水印该类型的数字水印是将一些特殊的序列嵌入到数字图像、视频或音频数据中，以进行身份验证和版权保护等方面的目的。
通过嵌入式水印技术，可以保证媒体数据的原始性和完整性，同时能够有效地防止数据的非法复制。
三、数字水印技术的应用数字水印技术已经广泛应用于数字媒体安全方面，其中主要的应用包括：1.版权保护原始作者可以在数字媒体上嵌入数字水印，以标记作品的所有权。
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介绍了数字水印技术的基本原理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，由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。
因此，数字多媒体产品的水印处理技术已经成为近年来研究的热点领域之一。
虽然数字水印技术近几年得到长足发展，但方向主要集中于静止图像。
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，视频水印技术的发展滞后于静止图像水印技术。
另一方面，由于针对视频水印的特殊攻击形式的出现，为视频水印提出了一些区别于静止图像水印的独特要求。
本文分析了ＭＰＥＧ－４视频结构的特点，提出了一种基于扩展频谱的视频数字水印改进方案，并给出了应用实例。
１视频数字水印技术简介１．１数字水印技术介绍数字水印技术通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统觉察或注意到。
与传统的加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生，但可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播，鉴别真伪，解决版权纠纷并为法庭提供认证证据。
为了给攻击者增加去除水印的难度，目前大多数水印制作方案都采用密码学中的加密体系来加强，在水印嵌入、提取时采用一种密钥，甚至几种密钥联合使用。
水印嵌入和提取的一般方法如图１所示。
１．２视频数字水印设计应考虑的几个方面·水印容量：嵌入的水印信息必须足以标识多媒体内容的购买者或所有者。
·不可察觉性：嵌入在视频数据中的数字水印应该不可见或不可察觉。
·鲁棒性?押在不明显降低视频质量的条件下，水印很难除去。
·盲检测：水印检测时不需要原始视频，因为保存所有的原始视频几乎是不可能的。
·篡改提示：当多媒体内容发生改变时，通过水印提取算法，能够敏感地检测到原始数据是否被篡改。
１．３视频数字水印方案选择通过分析现有的数字视频编解码系统，可以将目前ＭＰＥＧ－４视频水印的嵌入与提取方案分为以下几类，如图２所示。
（１）视频水印嵌入方案一：水印直接嵌入在原始视频流中。
此类方案的优点是：水印嵌入的方法较多，原则上数字图像水印方案均可应用于此。
缺点是：·会增加视频码流的数据比特率；·经ＭＰＥＧ－４有损压缩后会丢失水印；·会降低视频质量；·对于已压缩的视频，需先进行解码，然后嵌入水印，再重新编码。
（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。
其中４个亮度子块Ｙ，１个色差子块Ｕ，１个色差子块Ｖ。
ＩＶＯＰ编码基本流程如图３所示。
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－４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，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?穴Ｕ子块?雪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。
２．２视频数字水印算法与实现在ＭＰＥＧ－４视频中，由于ＩＶＯＰ中色度子块的ＤＣＴ直流系数是一个在视频流中始终存在且很鲁棒的参数，本方案将水印信息经ｍ序列(最长线性反馈移存器序列)调制后嵌入到ＩＶＯＰ的色度子块ＤＣＴ的直流系数中。
这样水印信息在不影响视频效果的情况下难以去除，所以鲁棒性足够强。
本方案采用扩频的方法，以方便有效地检测水印，抵抗各种攻击和干扰，保密性好。
关键问题是色度ＤＣＴ的直流系统是一个对视觉系统很敏感的参数，本方案在色度ＤＣＴ的直流系数上加水印相当于对其加入微量干扰，必须使这种干扰低于一定的门限值，使人眼的视觉系统对视频中色度的微小变化感觉不到。
经过试验将水印嵌入到ＩＶＯＰ的色度ＤＣＴ的直流系数的最低位能满足要求。
２．２．１视频数字水印的嵌入伪随机的扩展序列长度为２５５(２８－１)，每一水印信息位通过伪随机扩展序列的调制嵌入到相应的ＩＶＯＰ色度对应的ＤＣＴ直流系数(量化后、预测前)的最低位,这样水印信息在不影响视频效果的情况下一般难以去除。
同时，嵌入在直流系数的最低位，带来的误差非常小。
伪随机的扩展序列产生代码如下：＃ｄｅｆｉｎｅＭ＿ＬＥＮ２５５＃ｄｅｆｉｎｅＭ＿ＳＥＲＩＥＳ８ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜Ｍ＿ＳＥＲＩＥＳ;ｉ＋＋) ｍ[ｉ]＝１;ｆｏｒ(ｉ＝Ｍ＿ＳＥＲＩＥＳ;ｉ＜Ｍ＿ＬＥＮ;ｉ＋＋){ｍ[ｉ]＝ｍ[ｉ－１]＋ｍ[ｉ－５]＋ｍ[ｉ－６]＋ｍ[ｉ－７];ｍ[ｉ]＝ｍ[ｉ]％２;}水印信息位扩展调制方式为：·水印信息位为０，伪随机的扩展序列不变；·水印信息位为１，伪随机的扩展序列取反。
这个过程可以用异或运算实现。
代码如下:ＷＭｉｊ＝Ｗｉ＾ｍ[ｊ];／?觹每一水印信息位扩展调制成２５５位的扩展调制位*／这里Ｗｉ表示水印信息码流(ＷＭｉｊ表示水印信息扩展调制码流。
设ＵＤＣｉｊ表示视频ＩＶＯＰ色度ＤＣＴ的直流系数)量化后、ＤＣ预测计算之前?雪序列，为了方便，用一个字节表示一位二进制码流信息。
水印嵌入过程如下：ｉｆ(ＷＭｉｊ) ＵＤＣｉｊ｜＝１;／*根据扩展调制后的码流嵌入水印信息*／ｅｌｓｅＵＤＣｉｊ＆＝０ｘＦＦＦＥ;２．２．２视频数字水印的提取水印信息提取是水印信息嵌入的逆过程,代码如下:ｉｆ(ｉｎｖ＿ＵＤＣｉｊ＆１) ｉｎｖ＿ＷＭｉｊ＝１;ｅｌｓｅｉｎｖ＿ＷＭｉｊ＝０;这里ｉｎｖ＿ＵＤＣｉｊ表示带有水印信息的视频ＩＶＯＰ色度ＤＣＴ的直流系数(反量化前、ＤＣ预测计算之后)序列；ｉｎｖ＿ＷＭｉｊ表示检测到的水印信息扩展调制码流。
每个ＩＶＯＰ色度子块在解码时得到一位扩展调制的信号位，每连续２５５个扩展调制的信号位可解调得到１位水印信息，具体分析如下：用与原始伪随机序列结构相同且完全同步的序列与得到的连续２５５个扩展调制的信号接收序列进行异或运算，统计运算后１的个数记为ＯｎｅＣｏｕｎｔ。
由于ｍ序列的自相关函数只有两种取值(１和－１／(２ｎ－１))，属于双值自相关序列。
因此，如果数据未受到任何攻击和干扰，ＯｎｅＣｏｕｎｔ只有两种结果：２５５或０。
当ＯｎｅＣｏｕｎｔ＝２５５时，得到的水印信息位为１；当ＯｎｅＣｏｕｎｔ＝０时，得到的水印信息位为０。
如果数据受到攻击或干扰，ＯｎｅＣｏｕｎｔ有多种结果。
根据统计分析，当ＯｎｅＣｏｕｎｔ＞１２７时，得到的水印信息位为１，并且这２５５个ＩＶＯＰ色度子块中有(２５５－ＯｎｅＣｏｕｎｔ)个子块受到攻击或干扰；当ＯｎｅＣｏｕｎｔ＜１２７时，得到的水印信息位为０，并且这２５５个ＩＶＯＰ色度子块中有ＯｎｅＣｏｕｎｔ个子块受到攻击或干扰。
这样既可以统计总共有多少视频ＩＶＯＰ色度子块受到攻击或干扰,同时又能极强地恢复出原始水印信息。
３试验结果分析试验结果表明，ｍ序列的长度越长，检测效果越好，但能够嵌入的水印信息量也相应地减少。
本方案中水印只嵌入在视频的ＩＶＯＰ中，不修改ＰＶＯＰ和ＢＶＯＰ，对帧跳跃与帧删除攻击稳健，因为ＩＶＯＰ不可以被跳跃或删除。
同时，由于水印信息嵌入在ＤＣＴ的直流系数中，而直流系数的变化对视频效果会有较大的影响，所以采取将水印信息嵌入到色度子块ＤＣＴ直流系数的最低位。
这样不仅使水印嵌入计算的复杂度大为降低，为ＭＰＥＧ－４编解码节省了时间，还可取得良好的视频效果，达到了不可觉察性。
从统计角度看也不会增加视频码流。
另外，水印提取时无需原始视频。
若水印信息未受到攻击，则本方案可准确地提取到原始视频的完全水印；若水印信息受到攻击，根据扩频解调性质，本方案可以最大限度地恢复出原始水印信息，并统计出有多少个ＩＶＯＰ色度子块受到攻击。
由于ＤＣＴ是目前多媒体视频压缩几大标准(Ｈ．２６１、Ｈ．２６３、ＭＰＥＧ－４等)共同采用的技术基础。
因此基于ＤＣＴ的水印方案在视频压缩中具有非常重要的研究意义和应用前景。
本文在此基础上提出了一个基于扩展频谱的ＭＰＥＧ－４视频数字水印方案。
实践证明，在不需要原始视频的情况下，本方案能敏感地检测到数据是否被篡改或破坏，并具有良好的稳定性和鲁棒性，从而提供了知识产权的保护，防止非法获取。