双彩色图像水印和MPEG4视频水印算法研究

论文摘要

数字水印是近十年来出现的一种有效的数字产品版权保护技术。它作为加密技术的补充,克服了传统密码学技术中加密的内容在解密之后不再安全的问题,因此它作为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段而被广泛研究和应用。但作为一个新的研究领域,数字水印仍有许多理论和技术问题亟待解决。找到一种复杂度低,安全性强,不可见性和鲁棒性好的水印算法成为数字水印技术应用的关键。本文在图像水印和视频水印方面提出了一些新的算法。本文在查阅了大量国内外有关数字图像水印和数字视频水印文献的基础上,总结了数字水印技术的国内外研究现状之后提出了一种基于位纠错的DCT域双彩色图像水印算法和一种基于DCT域的MPEG4扩频数字视频盲水印算法,并在windows平台下实现了这两种算法,结合实验结果重点分析了算法的不可见性和鲁棒性。在基于位纠错的DCT域双彩色图像水印算法中,彩色水印图像首先借助了基于DCT的JPEG图像压缩编码算法的思想进行了压缩。在YCbCr彩色空间中每一分量分成8×8块后进行二维DCT,每一块再进行ZigZag排序后提取前15个系数,其他系数被赋值为0。逆ZigZag排序后再进行反离散余弦变换得到待嵌入的彩色水印图像。按块在分量中从行到列的顺序提取它们的前15个DCT系数转化为有符号的二进制数以后再采用扩频通信机制,得到的这个序列经过互不重叠周期延拓8次后与一个等长的伪随机序列进行异或操作产生待嵌入的水印序列。宿主彩色图像经过DCT后,低频部分包含主要能量,高频部分是图像的边缘信息。水印嵌入到低频部分会影响它的不可见性,而嵌入到高频部分水印的鲁棒性不够好,因此本文结合人类视觉系统模型把水印序列嵌入到宿主彩色图像纹理子块DCT后的中低频系数中,该算法简单易实现。在基于DCT域的MPEG4扩频盲数字视频水印算法中,二值水印图像首先经过Arnold置乱变换,得到的序列经过互不重叠周期延拓8次后再与一个等长的伪随机序列进行异或操作得到水印序列。MPEG4视频文件经过XVID解码得到的视频帧转换到YCbCr彩色空间中,Y分量经过DCT后再进行ZigZag排序,根据水印位修改Y分量的中低频DCT系数的大小,嵌入水印后再通过XVID编码得到含水印的MPEG4视频文件。提取水印时,不需要原始视频文件的参与,根据含水印视频帧的DCT系数除以嵌入强度得到的余数范围来提取水印。本文提出的两种水印算法均在C++Builder平台下编程实现并演示了嵌入和提取水印的全过程,实现结果表明它们都具有良好的不可见性和鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数字水印技术的研究背景和意义
• 1.2 数字水印技术的国内外研究现状
• 1.3 数字水印技术研究的主要应用
• 1.4 本文主要研究内容与特色
• 第2章 数字水印相关基础知识
• 2.1 数字图像水印简介
• 2.1.1 数字水印定义
• 2.1.2 数字图像水印基本特征
• 2.1.3 数字图像水印的分类
• 2.1.4 数字图像水印的典型算法
• 2.1.5 数字图像水印的主要攻击方法
• 2.2 数字视频水印简介
• 2.2.1 数字视频水印的基本特征
• 2.2.2 数字视频水印的分类
• 2.2.3 数字视频水印的典型算法
• 2.2.4 数字视频水印的主要攻击算法
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于位纠错的DCT 域双彩色图像水印算法
• 3.1 基于DCT 域的图像水印技术
• 3.2 基于DCT 的JPEG 图像压缩编码算法简述
• 3.3 一种基于位纠错的DCT 域双彩色图像水印算法
• 3.3.1 数字彩色图像水印生成
• 3.3.2 数字彩色图像水印嵌入算法
• 3.3.3 数字彩色图像水印提取算法
• 3.4 实验结果和结论
• 3.4.1 水印不可见性测试
• 3.4.2 水印鲁棒性测试
• 3.4.3 实验结论
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于DCT 域的MPEG4 扩频数字视频盲水印算法
• 4.1 数字图像水印置乱技术
• 4.2 基于DCT 域的MPEG4 扩频数字视频盲水印算法
• 4.2.1 数字水印生成算法
• 4.2.2 数字水印嵌入算法
• 4.2.3 数字水印提取算法
• 4.3 实验结果和结论
• 4.3.1 水印不可见性测试
• 4.3.2 水印鲁棒性测试
• 4.3.3 实验结论
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 下一步主要研究工作
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢