基于MPEG-2的视频数字水印的研究与实现

论文摘要

多媒体数据的数字化为多媒体信息的存取提供了极大的便利,然而由于数字作品极易被非法复制和篡改,使得数字作品的信息安全和版权保护成为迫切需要解决的问题。数字水印技术为数字化产品的版权保护提供了一种有效的方法。目前,数字水印技术在图像方面已经取得了实质性的进展,对视频和音频的数字水印研究还很少,而数字视频已成为大众生活中不可缺少的娱乐方式,相应的版权保护技术不够成熟,这就使得视频数字水印技术的应用研究更为迫切,也越来越重要。本文先是对数字水印技术的一般技术、视频数字水印的特殊性和典型算法做了介绍,并详细介绍了MPEG-2视频压缩标准和MPEG-2视频的数据结构,针对MPEG-2视频压缩标准的特点,提出了一种基于MPEG-2视频的数字水印方案,并在VC开发环境中实现了在MPEG-2视频中嵌入和提取水印信息。在嵌入时选择Ⅰ帧作为嵌入点,提取时实现了盲提取。在文中将混沌理论与Hash置乱技术、扩频技术相结合对水印进行预处理,并将水印嵌入在Ⅰ帧色度DC系数上,并根据直流系数绝对值大小自适应地改变嵌入强度。这种算法将混沌理论与置乱技术和扩频技术综合运用到视频水印中,既提高了水印的不可见性、鲁棒性,又提高了水印的安全性。本文对这种算法进行了仿真实验,给出了实验数据和结果图表。大量实验表明,用本文提出的算法进行水印嵌入后的视频在经过码率变换、扰动、帧删除等攻击后仍能提出水印,证明了水印的鲁棒性。最后就本论文的研究工作做了总结,并指出了下一步工作的趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 论文选题的背景
• 1.1.1 数字水印在多媒体信息安全的研究现状
• 1.1.2 视频水印技术研究的现状与发展趋势
• 1.2 论文的主要工作及结构安排
• 第二章 视频水印技术的理论研究
• 2.1 数字水印技术简介
• 2.1.1 数字水印的性质
• 2.1.2 典型的数字水印系统模型
• 2.1.3 数字水印的应用
• 2.1.4 数字水印中常用的评估标准和测试指标
• 2.2 视频水印技术
• 2.2.1 视频水印的特殊性
• 2.2.2 视频水印的模型
• 2.2.3 数字视频水印的应用
• 2.2.4 典型的视频水印算法
• 2.2.4.1 原始视频的水印
• 2.2.4.2 变换域（频域）水印
• 2.2.4.3 压缩视频水印
• 2.2.5 常见的视频水印攻击
• 2.2.6 视频水印的评价标准
• 第三章 MPEG-2视频编解码
• 3.1 MPEG-2视频基本原理
• 3.2 MPEG-2编码数据流结构
• 3.3 MPEG-2视频解码
• 第四章 基于MPEG-2视频数字水印的研究
• 4.1 方案研究
• 4.2 相关理论
• 4.2.1 离散余弦变换
• 4.2.2 混沌系统
• 4.2.3 扩频技术
• 4.3 基于MPEG-2视频数字水印的实现
• 4.3.1 水印的预处理
• 4.3.2 水印的嵌入过程
• 4.3.3 水印的提取过程
• 4.4 程序实现
• 第五章 实验结果分析
• 5.1 水印的不可见性分析
• 5.2 水印的鲁棒性分析
• 5.3 水印的实时性分析
• 5.4 水印的安全性分析
• 5.5 性能分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文