视频水印技术研究综述

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合法性和可拷贝性 $ 如图 !%" 从而保护制造商的商业利益 &
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UVWX’(YS $ 如图 8%
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$8 % 广 播 监 测 $9*’:;&:<. =’0+.’*+0, % 在 商 业 广 告 中 嵌 入 水 印 " 一个自动监测系统能判断广告是否如合约履行 >46& 电视制品 亦可受到广播监测系统的保护 >86& 新闻广告寸秒寸金 " 极易受到 知识产权侵害 & 广播监测系统能监视所有频道 " 并能根据发现 指证电视台的违反合约行为 & $# % 数据认 证 $;:.: :?.-/0.+&:.+’0 % 在 视 频 数 据 中 加 入 脆 弱 水印 >#6" 能提供数据是否被篡改和改动的位置的信息 & $@ % 标题和注释 $+0;/A+0,% 作为视频邮件的索引 " 注释可以 水 印 的 形 式 加 入 视 频 内 容 中 ’作 为 电 影 或 新 闻 的 索 引 "作 者 及 注释可以水印形式加入 " 从而被搜索引擎搜索时使用 & $B % 安全的隐秘通信 $&’C/*. &’==?0+&:.+’0 % 利用 水 印 技 术
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数字水印和密码学同为信息安全的两大工具 ! 不同的是后 者是对数据加密 =!>! 加密之后数据无法使用 ! 解密之后数据不再 受 到 保 护 &而 前 者 则 是 不 但 能 隐 藏 信 息 的 内 容 !而 且 能 隐 藏 信 息的 ’ 存在 (! 一旦水印加入被保护数据对象 ! 将一直保持存在 ! 且不影响对象的使用价值 " 数 字 水 印 的 定 义 )数 字 水 印 是 永 久 ’镶 嵌 (在 其 他 数 据 $宿 主 数 据 %中 具 有 可 鉴 别 性 的 的 数 字 信 号 或 模 式 !而 且 并 不 影 响
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视频水印具有广泛的价值 " 不同的使用目的其相应的要求 也会有所不同 " 总体来说一般应具有 # $% % 鲁 棒 性 $*’9?<.0/<< % 指 水 印 能 经 得 起 无 意 修 改 或 恶 意 攻击 & 在保证数据对象的使用价值的前提下 " 无法擦去水印信 号 & 用于认证的脆弱性水印例外 " 它要求对数据改动的敏感性 & $! % 安 全 性 $</&?*+.)% 即 使 水 印 算 法 已 知 " 只 要 水 印 参 数 未 知 " 未经授权不知密钥的情况下仍然无法解读水印或者甚至无 法检测到水印的存在 & 使用密钥机制>886是保证水印安全的途径 & $4 % 不 可 感 知 性 $+=(/*&/(.+9+D+.) % 应 包 括 视 觉 上 不 可 感 知 和统计特性不可感知 & 可视水印例外 & $8 % 盲检测性 $’9D+C+’?< % 视频载体的容量之大 " 要保留所有 的原始视频用作恢复水印不太符合实际应用视频系统 & $# % 可证明性 $C+0;+&:9+D+.) % 水印应具有能作为呈堂证供的 有力工具的效应 & $@ % 算 法 简 单 $D’E &’=(D/A+.)% 作 为 实 时 动 态 的 视 频 流 " 要 求考虑到嵌入和检测算法的复杂度以及针对日用消费用户 $ 如
国家自然科学基金 $ 编号 )3"4<;"33 %& 江苏省自然科学基金 $ 编号 )Z[!""!%"%% V 叶登攀 $%?<#1 %! 男 ! 博士生 ! 研究方向为信息隐藏技术和多媒体数字水印 " 戴跃伟 $%?3!1 %! 男 ! 教授 ! 研究领域为信息处理与信息安全 "
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算 法 可 在 很 多 域 实 现 可 分 为 ! 空 间 域 " 变 换 域 #’’( $)*( $
案的水印算法 <%:@% 对比分析中 $ 得出它在计算复杂度 ’ 水 印 负 载 容量以及对转换码攻击的鲁棒性等各方面均要优越一些 & 在文 献 <!#@<!;@<!A@<!L@ 中 分 别 提 到 基 于 /2IFGK3ST7FK3 修 改 和 基 于 分 形编码的水印算法 & 它们都可大致归于几何关系的水印 & 另外 $ 图 像 抖 动 技 术 <!>$:"@$ 图 像 直 方 图 <:%@$ 量 化 方 案 <:!$::@ 也 均 可 应 用 到 水印技术中去 &
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数字视频信号 ! 是指由运动信息连接在一起的数字图像 " 由于原始数字视频信号数据量较大 ! 在传输和存储遇到困难 ! 所以视频压缩技术一直是多媒体技术工作者的研究对象 " 一般 笔者研究数字视频时 ! 都会考虑到相应的视频压缩格式 " 压缩 技术种类繁多 ! 目前国际标准化组织的 *+,- 工作组和 ./01/ 分别 对 视 频 压 缩 技 术 进 行 了 标 准 化 ! 从 而 诞 生 了 *+,- 视 频
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7F3 接收用户群 % 的成本 " 要能保证视频水印方案的实用性 &
$4 % 拷贝保护 $&’() (*’./&.+’0 %546这种 应 用 的 一 个 典 型 的 例 子 是 373 防 拷 贝 系 统 " 即 将 水 印 信 息 加 入 373 数 据 中 " 这 样
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近年来 " 世界各国从事于水印技术研究人员在视频水印方 面进行大量的工作 & 到目前为止 " 视频水印算法根据外观 ( 实现 域 ( 算法模式 ( 嵌入对象和检测方式等方面分类 " 大概会有以下 几种情况 &
373 播 放 机 即 可 通 过 检 测 373 数 据 中 的 水 印 信 息 而 判 断 其
编 码 标 准 系 列 以 及 2$!3% 和 2$!34 等 系 列 标 准 " 针 对 5&1 67* 的 %$#*89: 传 输 率 的 *+,- 1% ! 以 及 高 清 晰 度 电 视 $2&/’ % 的 3*89: 以上传输率的 *+,-1! 都获得巨大的成功 "
2$!3% 和 2$!34 等用于传输数字视频信号 " 随着应用要求的提
高 !视 频 压 缩 技 术 标 准 在 不 断 提 高 !现 在 第 二 代 标 准 面 向 对 象 的 *+,-1; 和 *+,-1< 已经推出和正在 完 善 " 人 们 在 视 频 水 印技术研究中 ! 应该考虑到相应的压缩原理 "
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数字水印技术正是利用了人眼所感知的有限性 ! 来达到隐 藏信息的目的 " 视频水印的载体对象对于人眼是运动的画面 ! 充分研究视频信息所具有的三维特性即在空间和时间上被人 眼所感知的强弱和掩蔽效应 ! 对于在提高水印鲁棒性和水印容 量以及保证视觉质量等目标之间达到最佳结合至关重要 " 随着 对人类视觉系统的深入研究 ! 将会为视频水印的设计提供更大 帮助 "
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传送秘密信息 &
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视频水印技术是水印研究方向中的热门领域 ! 其用途可包 括以下方面 # $% % 版 权 保 护 $&’()*+,-. (*’./&.+’0 % 为 保 护 知 识 产 权 " 视 频 数据的拥有者加入代表版权信息的水印到数据中去 " 并通过密 钥 控 制 其 安 全 性 "当 出 现 版 权 纠 纷 或 盗 版 行 为 时 "水 印 能 被 提 取作为版权所有者拥有的证明 & $! % 数 字 指 纹 $1+0,/*(*+0. % 为 追 踪 非 法 盗 版 源 " 出 品 人 可 在 不 同 的 产 品 中 加 入 不 同 的 23 或 序 列 号 $ 如 图 % %" 如 发 现 未 经 授 权 的 用 户 "根 据 指 纹 标 记 பைடு நூலகம் 确 定 来 源 "从 而 知 道 破 坏 协 议 非 法提供拷贝给第三方的使用者 &
王执铨 $%?4?1 %! 男 ! 教授 ! 博士生导师 ! 研究领域为信息安全技术 # 混沌控制与应用 # 大系统的容错控制理论与应用等 "
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计算机工程与应用
宿主数据的可用性 ! 视频水印可理解为针对数字视频载体的主 观和客观的时间冗余和空间冗余加入信息" 即不影响视频质 量 "又能达到用于版权保护和内容完整性检验目的的水印技术 !
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在过去的几年中 ! 数字多媒体数据的应用技术正以空前的 速度得到发展 " 个人电脑和互联网的结合 ! 更加快捷和方便于 获取全方位多渠道的多媒体信息 " 电子商务的应用和网上购物 模式在不断完善 " 数字化产品越来越贴近人们的生活 ! 以至于 以往的模拟音频和视频产品正在趋向于为数字化的同类产品 所取代 " 数字化多媒体产品有着方便快捷存取的优点 ! 又极大地提 高了信息表达的效率和准确性 " 如数字视频相对模拟视频 ! 其 视觉质量明显更接近真实画面 " &’& 技术正 是 数 字 视 频 应 用 的典范 " 但是另一方面带来的问题是 ! 作品的侵权和内容的篡 改也更加容易 ! 服务提供商们因权益得不到保障而不愿采用先 进的数字技术 ! 从而导致应用服务的滞后 (%)" 版权保护和防篡改 技术在数字多媒体产品应用作为一个迫切而现实的问题提到 了人们面前 " 数字水印作为信息隐藏的分支 ! 是提供版权保护 ! 打击盗版行为的有力工具 ! 已经成为多媒体信息安全的热点之 一 " 其具体用途除用于版权证明外 ! 还主要用于提供完整性认 证 # 使用追踪和拷贝控制等其它方面 "
最直观的分类可分视频水印为可见和不可见的情况 & 一般 视频水印均为视觉上不可感知的 " 可见水印是一种特殊水印 & 由于它的实现算法及要求和一般情况大为不同 " 也有水印学者 将它不列为水印范畴 & 在电视画面上的版权标记 $ 如台标 % 是一 种可见水印 & 不可见水印的范围较广 " 可分为鲁棒 ( 脆弱和半脆 弱三类 & 大体上讲 " 鲁棒水印用于版权保护等方面 " 而脆弱和半 脆弱水印用于视频或多媒体数据的完整性检验目的 & 脆弱水印 对于数据对象的细微改动高度敏感 " 因此鉴定目的的脆弱水印 不允许对视频载体的任何处理 ’ 而半脆弱水印正是为解决多媒 体 内 容 鉴 定 而 设 计 的 #它 一 方 面 允 许 对 视 频 的 常 规 处 理 $如 压 缩 % 同时又能检测对视频内容的恶意篡改 & 计算机工程与应用