面向流媒体的视频水印算法研究

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随着因特网和多媒体技术的飞速发展,各种以流媒体技术为核心的产业,如网络电视、远程教学和视频点播等相继出现并逐渐发展起来。随之而来的是流媒体的信息安全与版权保护问题,流媒体数字水印就是在这一背景下出现的。它希望通过嵌入一些标志载体本身或用户的信息,以跟踪多媒体产品的非法传播和扩散,有效地打击盗版等行为。本文在分析总结现有的数字视频水印技术及其典型算法的基础上,结合P2P流媒体网络对于数字水印的要求,提出了两种具有一定实用价值的流媒体水印算法。论文的主要工作如下:首先,提出了一种基于直流分量的自适应P2P流媒体视频水印算法。在对原始视频帧进行密钥选择的基础上,对亮度分量作二维整数变换,并提取直流分量分组进行一维整数变换;为了兼顾水印的不可见性与鲁棒性的要求,根据水印长度和变换之后系数的大小自适应地选择嵌入水印的组及系数的改变强度。水印嵌入之前进行置换与LDPC编码增强了水印抗攻击能力。实验证明该算法对于常见视频攻击有较强的鲁棒性,特别是在P2P流媒体多种格式压缩的条件下能有效提取水印。其次,针对低码率的H.264/AVC视频流,提出了一种基于视频点播系统的H.264/AVC实时双水印算法。它利用码分多址多路复用(CDMA)通信系统的优良性能,对水印信息进行CDMA扩频编码,并在系统的编码器端嵌入版权信息。此外,为了减少量化和水印嵌入引起的误差,提出了一种有效的误差补偿机制;在系统的服务器端,针对P帧量化后非零系数少的特点,提出一种基于异或思想的映射水印算法。该算法对于视频的比特率和视频质量影响很小,能够实现水印的快速嵌入与提取,满足流媒体实时处理的要求,并达到版权保护和盗版追踪的双重目的。
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