視頻數字水印總結報告

2007-01-26 12:15 視頻數字水印
一．目前狀況：
由于視頻序列是由一系列連續靜止圖像組成，圖像水印技術可以直接應用于視頻序列，然而圖像與視頻之間的重要區別也表明了針對視頻會有特殊的方法。
近年來,學術界對數字水印的研究主要集中在靜止圖像,提出了各種圖像水印的算法,使之日趨成熟。由于視頻信號本身所具有的復雜性和特殊性,目前提出針對視頻信號的水印方案還比較少,已有的視頻水印僅將圖像水印簡單推廣,在視頻領域中的應用能力較差。
二．視頻數字水印算法分類及其典型算法：
1．在原始視頻中嵌入水印：即講水印嵌入到原始碼流中，形成含有水印信息的原始視頻碼流，然后再進行壓縮，形成帶有水印信息的原始壓縮碼流。提取時需對壓縮碼流進行解碼。
優點：可以充分利用靜止圖像的水印技術，且算法比較成熟。
缺點：會增加視頻碼流的數據比特率，影響視頻速率的恒定性；
對已壓縮的視頻，需要先進行解碼，然后嵌入水印后在重新編碼（增加了計算的復雜性并降低了視頻的質量）。

分兩種：
空域算法即是直接在原始視頻碼流中加人水印信息，一般是將水印信號添加在亮度分量或顏色分量上:
① 將視頻信號視為一維信號，將水印信號擴展，放大和調制為一擬隨機序列，直接加入到視頻信號中。
②將視頻看作為一系列的靜止圖像，在整個連續的幀圖像中加人相同的水印。由于各個圖像不盡相同，可通過局部縮放因子為不同區域嵌人不同強度的水印。
頻域算法是指先將原始視頻進行某種變換，然后在其變換域(如DCT域、DFT域、DWT域等)嵌入水印:
①將視頻看作為靜止圖像序列，利用一些比較成熟的靜止圖像頻域算法嵌人水印。
②將視頻視為三維信號(其中二維表示空間上的圖像，一維表示圖像在時間上的連續)，先進行三維變換(目前研究三維DWT和三維DFT的比較多)，然后在其變換域中添加水印。
③與各種視頻編碼器相適應，按照相應的塊進行頻域變換，然后在其變換域中添加水印。
2.在壓縮視頻中嵌入水印：是將水印接嵌人到編碼壓縮后的比特流中
優點：沒有解碼和再編碼的過程，因而不會造成視頻質量的下降，同時計算復雜度較低。
缺點：由于壓縮比特率的限制而限定了嵌人水印數據量的大小，嵌人水印的強度受視頻解碼誤差的約束，嵌人后的效果可能出現可察覺的變化
典型算法：
Hartung等提出利用擴頻的思想在MPEG一2壓縮視頻中嵌人水印的方法。水印信號經過擴展、放大和調制，得到一個擬隨機序列，然后對其進行8x8的DCT變換，并將DCT系數疊加到MPEG一2碼流的8x8的DCT系數上。這里需要考慮兩個問題:(1)由于MPEG - 2的DCT系數是用變長碼進行編碼的，系數在添加水印前后的編碼長度會發生變化，因此，如果要求不增加視頻碼流的長度，那么，在出現添加水印后DCT系數的編碼比特數增加了的情況時，則仍保留原有的系數。(2) MPEG一2編碼方式中，幀間編碼幀(P幀和B幀)是從其它幀預測得到的，用一個運動補償向量來從其它幀重建當前幀，P幀本身也可能作為其它幀的預測參考，一個幀內的微小變化，會在時間、空間上傳播開來。因此，在水印信號之外，需要添加一個偏移補償信號，來補償前一幀的水印信號。
Simitopoulos等提出了一種在MPEG流壓縮域嵌人水印的算法，把視覺分析和塊分類技術結合起來，自適應地選擇I幀亮度模塊DCT域的量化交流(AC)系數，嵌人水印。水印系數W (m, n)是偽隨機序列(＋1) 。W(m,n)和對應的量化嵌人標志MQ (m,n)、分類標志C(m,n)分別由視覺分析和塊分類過程產勿的乘積加到每個被選量化參數上。加入水印后的系數
X’Q(m,n)＝XQ(m,n)+C(m,n) xMQ(m,n) xW(m,n)

也有些算法提出在運動矢量中嵌人水印，將水印嵌人在幅度值大且相角變換小的運動矢

量中，在壓縮視頻序列中，大部分的幀是運動補償編碼幀，所以在運動矢量中隱藏水印信息可以更加有效地利用視頻比特流中的信息。

Jordan等在提出了一種直接針對MPEG -4編碼視頻流的水印方法，并通過修改運動向量來嵌人信息。其水印嵌人算法為在一個運動向量的某個分量。 Zhang等提出了一種對Jordan方案的修正算法，只在運動矢量的幅值較大的宏塊中嵌人水印，并且水印嵌人在運動矢量相角變化較小的分量上。3.在編碼壓縮時嵌入水印：在編碼壓縮時嵌人水印，可以將水印處理算法與視頻編碼結合成一個整體。 優點：嵌人和提取處理可以比較簡單，能夠實現水印嵌入和提取的實時處理。在編碼壓縮時嵌人水印時，由于水印嵌入在變換域的量化系數中，因此不會增加視頻流的數據比特率。 缺點：需要修改編碼器和解碼器，而且存在GOP(Group of Picture)的誤差積累，會降低視頻的質量。

Chung等率先開發了一種在編碼壓縮時嵌人水印，水印嵌人過程是在MPEG2編碼系統中的I幀所有的8 x 8DCT變換系數塊上進行，輸出含水印信息的壓縮比特流。由于視頻的I幀上DCT變換的直流系數DC是一個始終在視頻流中存在而且很魯棒的參數，所以該算法嵌人的水印的魯棒性強。
Linnart:等提出修改MPEG編碼過程將水印信息嵌人到VOP (Video Object Plane)的方法，其基本思想如下:在MPEG中圖像類型分為I幀，B幀和P幀，從一個I幀開始，直到但不包括下一I幀的一系列幀稱為一個圖像組(GOP)，如果將每個GOP的長度固定為12，即I個I幀，3個P幀和8個B幀，并且用B幀表示比特1, P幀表示比特0，則每個GOP和一個二元序列存在一個一一對應關系。將i元序列編碼為Hamming碼，并排除掉一些不常見的序列，可以得到一個有62個碼字的碼表，也就是說，每個GOP可以攜帶近6個比特的信息，嵌人的信息量比較少，但對嵌人版權所有者信息等應用還是能滿足要求的。
朱仲杰等提出了一種在MOEG2壓縮域的運動運動矢量中嵌人水印的方法，在每個GOP嵌人一幅水印圖像，也就是每隔12幀圖像進行一次水印嵌人操作。水印信息是一幅二值圖像，為了增強算法的安全性和嵌人水印信號的魯棒性，在嵌人之前對水印圖像作偽隨機置亂。水印信息不是加到所有的運動矢量上，而是選擇其中的部分運動矢量來嵌人水印。
三．本學期所做工作：
l 實現了一個簡單的數字水印嵌入的程序，但嵌入的水印信息太簡單，所以并不實用。
l 閱讀了相關文獻，了解在視頻特別是壓縮后的視頻中嵌入水印的相關算法。
l 閱讀了關于視頻壓縮技術的一些相關文獻，了解MPEG壓縮標準
四．下一步打算：
l 算法方面
更深一步的了解關于在壓縮后的MPEG-4視頻流中嵌入水印的算法。并且深入研究并改進相關算法。
l 實現方面
對改進的算法加以實現，并且詳細分析改進后的效果。**

總結

以上是生活随笔為你收集整理的视频数字水印总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。