基于混沌序列的数字视频水印算法研究

摘要

数字多媒体技术和网络通信技术的迅猛发展,给人们带来巨大方便的同时,数字多媒体的知识产权保护和信息安全的问题也日益突出,数字视频水印是数字视频产品版权保护技术的研究热点。本文采用理论研究和实验仿真相结合的方法,研究了基于混沌置乱的视频水印算法。
　　 提出一种基于TD-ERCS混沌系统的图像置乱算法,将其应用到水印图像预处理。利用TD-ERCS系统产生的伪随机序列具有对初始条件极端敏感性,优良的统计特性,又可再生的特点,将混沌序列运用于图像置乱,仿真研究表明,该算法的置乱效果好,提高了水印安全性。提出了一种基于分数阶Fourier变换和无子采样Contourlet变换的原始视频域数字视频水印算法,运用图像混沌置乱算法对二值水印图像进行加密,再通过FRFT和NSCT嵌入和提取水印图像,算法的实验结果和性能分析表明,该算法安全性高、不可见性和鲁棒性好。针对新一代视频压缩标准H.264,提出一种基于混沌置乱和运动矢量域的压缩视频域视频水印方案。该算法在运动矢量域自适应嵌入水印和提取经过混沌置乱的水印信息,再经过置乱逆变换恢复得到原水印信息。混沌序列的伪随机性和初值敏感性为水印的安全性提供了保证。实验结果表明,主客观视频质量都与原始视频序列相当,码率误差小,算法同时具有较好的鲁棒性。
　　 本文所研究的两个数字视频水印算法在不可见性和鲁棒性上具有明显优势,同时将混沌图像置乱应用于水印预处理,使算法安全性得到较大提高。

目录

文摘

英文文摘

术语缩略对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展及现状

1.2.1 数字视频水印的研究现状

1.2.2 典型的数字视频水印算法

1.2.3 混沌在数字视频水印中的应用

1.3 数字视频水印技术概述

1.3.1 数字视频水印的性能要求与特征

1.3.2 数字视频水印的分类

1.3.3 数字视频水印技术的应用领域

1.4 本文的主要工作及其内容安排

第二章 基于TD-ERCS混沌映射的图像置乱算法研究

2.1 TD-ERCS混沌动力学系统

2.2 伪随机序列的产生与性能分析

2.2.1 伪随机序列发生器

2.2.2 混沌伪随机序列的性能分析

2.3 二值图像混沌置乱算法

2.3.1 置乱算法原理

2.3.2 基于TD-ERCS混沌映射的图像置乱算法设计

2.3.3 实验结果与分析

2.4 本章小结

第三章 基于FRFT和NSCT的数字视频水印算法

3.1 分数阶Fourier变换(FRFT)

3.1.1 分数阶Fourier变换的定义

3.1.2 分数阶Fourier变换的性质

3.1.3 分数阶Fourier变换在数字视频水印领域的应用

3.2 无子采样Contourlet变换(NSCT)

3.3 水印嵌入位置选择

3.4 水印嵌入算法

3.5 水印提取算法设计

3.6 实验结果及其性能评价

3.6.1 不可见性

3.6.2 鲁棒性分析

3.6.3 安全性分析

3.7 本章小结

第四章 基于运动矢量的数字视频水印算法

4.1 视频编解码标准H.264/AVC

4.1.1 H.264/AVC编解码器

4.3 水印嵌入算法

4.4 水印提取算法

4.5 实验结果与分析

4.5.1 嵌入水印前后视频质量测试

4.5.2 码率变化测试

4.5.3 攻击测试

4.5.4 安全性分析

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果