视频水印算法及其在广播电视业务中的应用

论文摘要

当今社会,随着信息技术和计算机网络的迅猛发展,使得文本、图像、视频、音频等数字产品也日益丰富。数字作品的易于无损复制、分发的特性,使得出于各种目的的盗版行为日益猖獗,给信息安全和数字产品的保护带来一些问题,这就使得数字产品的版权问题成了亟待解决的问题。数字水印技术就是在这种背景下发展起来的,它是通过某种算法将特定的版权信息嵌入到数字作品中来证明作品的版权所有,它弥补了传统加密技术的不足,已经成为多媒体信号处理领域中的一个研究热点。在此,本文主要就视频水印技术及其应用的相关情况进行探讨。相对于静止图像水印,对视频水印的研究起步比较晚,但视频水印研究是目前水印技术研究方向上的一个热点和难点。目前的很多视频水印算法在鲁棒性方面取得了不错的效果,但其代价就是复杂的水印嵌入和提取过程,都没有将水印算法的研究与实际应用结合起来。本文所在的工作就是针对视频水印在广播电视领域的应用,提出了切实可行的水印算法,同时将算法和应用结合起来进行研究和模拟实验。针对上述内容,本论文主要做了如下工作：1、基于离散小波变换的视频水印算法研究提出了两种视频水印算法,分别基于一维小波变换和基于三维小波变换。一维小波变换的算法选择了低频域进行水印嵌入,而三维小波变换的算法选择了中低频域进行水印嵌入,水印算法均能实现盲提取。这两种算法有效地降低算法复杂度,能够满足实际系统中实时性的要求,同时对常见的视频处理手段具有良好的鲁棒性,如MEPG-2编码、加噪、帧置换等。2、WDRM系统的开发设计了一种基于视频水印技术的DRM系统,主要应用于数字电视业务。采用条件接收技术来控制用户授权,包括收看、录制等操作；水印技术实现版权保护,以弥补条件接收技术的不足。在系统的前端,电视节目传输之前要嵌入标识有版权信息的水印,当电视节目被盗播时可用来证明版权所有；在系统的终端,用户在录制节目时要嵌入唯一标识有用户身份的PDK,当录制后的节目被非法传播时可用来追查相应的非法用户。3、电视节目监控系统的开发在电视节目流中嵌入水印,通过提取的水印信息和TS流信息表中的相关信息来实现收视率调查的统计。在广告视频制作好以后嵌入水印,在广播监控设备中通过水印的检测情况来判断广告是否按照要求播出。设计的广告监控软件,通过对节目流相关信息的提取,可方便地观测节目流中广告的状态,实现了广告监控的模拟。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 缩略语简表
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 水印技术的发展现状
• 1.3 本论文的研究内容和主要贡献
• 第二章 数字水印技术
• 2.1 数字水印的框架模型
• 2.2 数字水印的基本特征
• 2.3 数字水印的分类
• 2.4 数字水印的攻击方法
• 2.5 小结
• 第三章 基于离散小波变换的视频水印算法
• 3.1 典型的视频水印算法
• 3.2 离散小波变换理论知识
• 3.2.1 一维小波变换（一维Mallat算法）
• 3.2.2 图像的二维小波变换（二维Mallat算法）
• 3.2.3 视频序列的三维离散小波变换（3D-DWT）
• 3.3 水印预处理
• 3.4 基于3D-DWT的视频水印算法
• 3.4.1 水印嵌入位置的选择
• 3.4.2 标识序列的产生
• 3.4.3 水印嵌入过程
• 3.4.4 水印提取过程
• 3.4.5 实验结果及性能分析
• 3.5 基于1D-DWT的视频水印算法
• 3.5.1 视频序列的一维离散小波变换（1D-DWT）
• 3.5.2 水印嵌入过程
• 3.5.3 水印提取过程
• 3.5.4 实验结果及性能分析
• 3.6 小结
• 第四章 视频水印技术在DRM系统中的应用
• 4.1 DRM技术基础
• 4.1.1 DRM简介
• 4.1.2 DRM的关键实现技术
• 4.1.3 数字水印版权管理（WDRM）
• 4.2 应用于数字电视业务的WDRM系统设计
• 4.2.1 系统结构
• 4.2.2 系统的前端设计
• 4.2.3 系统的终端设计
• 4.3 小结
• 第五章 视频水印技术在电视节目监控系统中的应用
• 5.1 电视节目监控的背景和意义
• 5.2 节目收视率调查系统解决方案
• 5.2.1 系统的结构
• 5.2.2 方案的流程
• 5.3 广告监控系统解决方案
• 5.3.1 广告监控系统模型
• 5.3.2 监控软件设计
• 5.3.3 具体实施方案和实验结果分析
• 5.4 小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表和投出的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表