基于人类视觉系统（HVS）的数字视频水印算法研究

论文摘要

随着计算机、多媒体及网络技术的迅猛发展,数字产品极大丰富,并轻而易举就可通过网络获得。这导致数字产品在不受任何控制的情况下会被轻易拷贝、操作和改动。数字水印技术的出现,就是在不影响产品内容的前提下嵌入不易被察觉的信息,从而达到保护数字产品的目的。视频水印是当前数字水印技术研究方向中的一个热点和难点,相对于静止图像水印,视频水印算法除了应满足鲁棒性、不可感知性等基本特性外,还具有很多独特的特性,这使得现有的静止图像水印算法不能直接应用于视频水印中。本文以设计基于人类视觉系统（HVS）的视频水印系统为目标,利用目前比较流行的图像和视频处理技术,研究满足鲁棒性、不可见性和抗几何攻击的数字视频水印的先进算法。论文的主要工作表现在如下两个方面:1提出一种自适应的鲁棒视频水印算法。根据人眼对快速运动的物体敏感度会下降的特点及DCT（离散余弦变换）域视觉掩蔽模型,算法首先通过比较I帧与相邻帧的同一区域的DCT直流系数,得到一个快速运动图像块集,然后在该图像块集中根据视觉掩蔽模型计算图像块的DCT中频系数,选择区域自适应嵌入水印。仿真实验表明,该水印算法不仅能很好的抵抗MPEG（Moving Pictures Experts Group）压缩,而且能较好的协调不可见性和鲁棒性,并能抵抗一定的几何攻击。2提出一种基于HVS的抗几何攻击视频水印方案。首先对原始视频对象进行规范化处理,并记录同步信息;其次在水印嵌入时,根据人类视觉特性从视频对象中选取高细节区域来嵌入水印;最后在水印的检测和提取前,先对受攻击的含水印视频对象进行规范化处理后,还对一些抖动点的位置进行调整,以进一步提高水印检测的性能。实验结果表明,此方案能较好的抵抗一些几何攻击,也较好的协调了不可见性,鲁棒性和安全性。本文所提到的算法及实验都是在VC++和MATLAB7.0环境下进行的,所有实验结果表明:本文提出的算法有较好的抗几何攻击能力,并且能很好的协调不可见性和鲁棒性,因此本文的工作具有一定的理论和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 数字水印技术的概述
• 1.3 数字视频水印技术的发展与应用
• 1.4 本文的主要研究内容和组织结构
• 第二章 数字视频水印技术简介
• 2.1 引言
• 2.2 数字视频水印的算法分类
• 2.2.1 按载体类型分类
• 2.2.2 按嵌入域分类
• 2.2.3 其他分类方法
• 2.3 数字视频水印技术的主要特征与存在的挑战
• 2.3.1 数字视频水印的主要特征
• 2.3.2 视频水印技术存在的挑战
• 2.4 视频水印技术的常见算法和发展趋势
• 2.4.1 视频水印技术的常见算法
• 2.4.2 视频水印技术的发展趋势
• 2.5 本章小结
• 第三章 视频压缩编码技术和人类视觉系统（HVS） 理论
• 3.1 视频压缩编码标准
• 3.1.1 H.26x 标准系列
• 3.1.2 MPEG 标准系列
• 3.1.3 MPEG 压缩视频标准技术
• 3.2 人类视觉系统（HVS）
• 3.2.1 人类视觉系统模型
• 3.2.2 Watson 基于DCT 块的视觉模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于 HVS 的自适应鲁棒视频水印算法
• 4.1 引言
• 4.2 自适应水印算法
• 4.2.1 自适应水印算法的分类
• 4.2.2 现有自适应水印算法的状况
• 4.3 离散余弦变换的定义与说明
• 4.3.1 一维离散余弦变换的定义
• 4.3.2 二维离散余弦变换的定义
• 4.3.3 特性说明
• 4.4 MPEG帧图像类型、快速区域的判定与Watson视觉模型
• 4.4.1 MPEG帧图像类型
• 4.4.2 快速区域的判定
• 4.4.3 Watson视觉模型
• 4.5 水印的嵌入算法
• 4.6 水印的提取
• 4.7 仿真实验结果
• 4.8 本章小结
• 第五章 基于 HVS的抗几何攻击视频水印方案
• 5.1 引言
• 5.2 抗几何攻击算法研究
• 5.2.1 视频水印的攻击情况分类
• 5.2.2 抗几何攻击水印算法研究现状
• 5.3 规范化算法、高细节区域选择算法和波动点校正
• 5.3.1 规范化算法
• 5.3.2 高细节区域的选择算法
• 5.3.3 波动点的校正
• 5.4 水印的嵌入
• 5.5 水印的提取和检测
• 5.6 仿真实验结果
• 5.7 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间主要研究成果