3D视频水印算法的研究

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随着计算机网络通信技术以及数字多媒体技术的日益普及与高速发展,数据信息传输在各种各样的数字化产品中的应用越来越多。现阶段3D产品已经进入了我们的生活,其中3D视频因为能够给人提供真实场景的立体感与视点交互性等全新视觉体验而越来越受到人们的欢迎,被认为是下一代视频系统发展的主要方向。视频在应用和传播过程中因可能各种各样无意或者恶意的攻击而受到损失,使得3D产品的版权保护迫在眉睫。因此利用3D视频图像独有的特征信息,研究合理有效的3D视频水印算法是一个值得探讨并深入研究的新课题。本论文结合最新的3D视频Big Hero对基于DCT变换的3D视频零水印算法进行了较为深入的研究和改进。本文的主要工作如下:首先,本文详细介绍了3D视频技术和数字水印技术的相关基础知识,包括人眼立体视觉原理、3D视频技术简介、立体3D视频显示和数字水印的分类、评价、攻击类型、基本框架等。在此基础上进一步介绍了零水印技术的原理、注册和检测过程,为下一步基于DCT变换的3D视频零水印算法的提出做好准备工作。其次,本文依据零水印算法的原理提出了一种新的算法,该算法的理论基础是利用DCT变换后系数的关系,称之为基于DCT变换的3D视频零水印算法。在该算法中引入了水印的预处理算法,包括Arnold置乱变换、Logistic混沌加密等算法,增强了水印提取时的安全性。利用左右格式的3D视频中的左右视图相减得到的差值图像提取特征值进行零水印的构造和提取检测,该算法有效地解决了水印不可见性和鲁棒性之间的矛盾,平衡了水印的鲁棒性和安全性双重要求。接着,本文以最新的3D视频Big Hero为载体,在MATLAB7.0版本上作了基于DCT变换的3D视频零水印算法的实验仿真,并进行了噪声和滤波攻击实验。分析试验结果可知,该算法能够抵抗一定的简单攻击,鲁棒性和不可见性较好。具有无失真、鲁棒性好、简单易行等优点。最后,由于基于DCT变换的3D视频零水印算法在提取视频特征值的方法在稳定性方面存在着不足,抗攻击性能也不是特别显著。在原算法中引入SVD奇异值分解方法,实现了对原算法的改进。SVD奇异值分解具有稳定性、转置不变性、位移不变性、旋转不变性等特性。在数字水印算法中可以充分利用奇异值分解的特性来改进基于DCT变换的3D视频零水印的算法来增强其鲁棒性。通过仿真实验计算出相关数据的对比结果,表明改进后的基于DCT变换和SVD分解的3D视频零水印算法,无论在鲁棒性、抗攻击性还是稳定性等方面均表现出较好的优势。
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