基于光流场的数字视频水印技术研究

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数字水印技术是知识产权保护和安全隐秘通信的重要手段之一。视频水印是数字水印技术的重要分支,视频联合工作组(JVT)为实现视频的高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性,提出了一个新的视频压缩编码标准,称为H.264标准,它不仅比H.263和MPEG4节约了50%的码率,而且引入了面向IP包的编码机制、有利于网络中的分组传输、支持网络中视频的流媒体传输等新性能,使其对目前因特网多媒体传输和移动网中宽带信息传输具有重要的意义,将有很好的应用范围和前景。然而,其高压缩性能也带来了水印技术的诸多挑战。由于H.264是新标准,有关它的视频水印方兴未艾,因此研究抗H.264标准压缩的视频水印技术具有重要的实际意义。本文在介绍视频水印技术的发展现状及主要技术方法基础上,根据压缩编码时的图层结构GOP(Group Of Picture)的特征,提出一种抗H.264压缩的数字视频水印新法,它根据视频中GOP结构的特点,在压缩编码时指定GOP结构的I帧,再在I帧中修改较大色度块DC系数来隐藏版权信息,实验结果表明在应对反复压缩、加载噪声、裁切、帧删节、格式转换等多种攻击时表现出较强的鲁棒性。在进一步探索水印抗H.264压缩性能时,提出一种基于光流场IOF(Image Optical Flow)视频水印算法,它根据视频图像中各点的光流速度,计算出该帧图片的总光流,再根据总光流的差值来选定视频关键帧,在这些关键帧中利用DCT分块变换来嵌入水印信息,实验表明该算法能有效的对抗h.264的三种压缩模式,保证了水印的鲁棒性和视频高压缩比、高图像质量的多重要求。以上方案都在matlab 7.0环境下进行了仿真实验,文中相应章节给出了仿真结果、相关图像、图表。文章最后,给出部分程序源代码。
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