一种基于DCT的MPEG 2视频数字水印改进算法

摘要

随着计算机网络技术与多媒体技术的迅速发展，多媒体数字产品越来越需要一种有效的版权保护方法。为防止越来越多的电子信息产品的盗版、恶意攻击和非法篡改问题，数字视频水印技术应运而生。将水印嵌入到数字化媒体中，然后通过对水印的检测和提取来对数字产品的使用情况进行跟踪，以实现隐藏传输、秘密存储、版权保护等功能，从而很好地解决电子信息产品的知识产权保护问题，使得视频数字水印处理技术越来越成为近年来研究的热点领域。 本文以运动图像为研究对象，介绍了视频数字水印的基本原理和基本特征，分析了视频数字水印的典型算法及关键性技术，阐述了DCT 变换理论及其在水印技术中的应用。通过对水印信息的扩频处理、嵌入水印前预处理策略的确定、水印嵌入位置的选取、运动矢量补偿算法及人类视觉掩蔽特性的利用等几个重要问题的分析，以解决水印鲁棒性和不可见性的矛盾问题，提出了基于DCT 变换的MPEG-2的视频数字水印改进算法。本文的主要研究内容和创新如下： 1.视频数据经DCT变换和量化后嵌入水印，跳过对水印信息可能造成破坏的量化过程，使算法能够较强的适应有损压缩。通过比较分析，选择了将水印嵌入在I帧的中频系数的算法，同时避免了嵌入在低频系数时水印信息容量受限和嵌入在高频系数中易被去除的缺点，并且实现了盲检测功能，计算复杂度低，并且不会造成视频质量的下降，鲁棒性好。 2.在仔细分析了以图像为基础的Koch算法后，为有效地改进了易导致块效应的不足，本文的算法中开拓性地在水印嵌入前引入控制策略，利用视觉系统(HVS)的纹理掩蔽特性，只在细节丰富的8×8 图像块嵌入水印，从而达到将细节块从所有图像块中检测出来的目的。 3.本文算法是将水印嵌在所有GOP 组I帧中，但同时也考虑到P帧和B帧的帧间运动补偿，以更好的实现视频压缩。为此，本文算法中，对运动矢量作了修正补偿，以补偿前一帧的水印信号。