基于H.264的安全型和内容级认证的视频水印算法

摘要

近年来，随着计算机网络、PC机的大范围普及以及视频分享网站的迅速火爆，视频信息的浏览已成为人们娱乐中不可或缺的一部分。然而，视频编辑工具使得视频内容的更改变得简单易行且更改后的视频内容真伪无法辨别，从而导致视频的原创作者遭受名誉和经济的危机且给社会造成不良的影响。视频水印技术相对于传统密码学技术和签名技术，具有更高的安全性，所以，基于视频水印算法在版权保护和内容认证等方向的研究受到了学者们的青睐。而H.264编解码标准又是主流压缩编码标准，因此，本文以H.264编解码标准为基础展开视频水印算法的研究。
　　通过对已有的视频水印算法进行分类和总结，围绕视频水印在版权保护和内容认证两方面的应用展开研究，主要的研究内容分为以下两点：
　　(1)针对已有的视频水印算法安全性较差的问题，提出一种针对H.264编解码标准的安全型视频水印方案。该方案首先对宏块中的16个子块进行标记，然后利用Logistic混沌序列、帧内预测模式和边缘特征选出前8个子块并将其分成两组，最后依据子块间能量差来隐藏水印。算法利用混沌序列对子块分组进行置乱增加了攻击者对水印信息进行篡改的难度，从而提高了算法的安全性。仿真实验证明该算法具有高安全性，还具有较好的鲁棒性和透明性。
　　(2)针对H.264/AVC内容级认证但不可逆视频水印算法对视频质量影响较大的问题，提出一种基于内容认证的H.264可逆视频水印算法。算法考虑到人眼的视觉特性，首先分别统计当前宏块的16个4×4子块中非零量化系数的数目，其次根据选取出的15个4×4子块中低频系数的能量关系生成基于内容的认证码，然后将认证码作为水印信息嵌入非零量化系数数目最多的子块中。在解码端，首先解码得到量化后的DCT系数，然后根据当前宏块中DCT系数的能量关系计算出认证码并提取出水印信息，最后通过比较认证码与水印信息完成内容级认证及对内容篡改区域的定位。在提取水印完成后便可对嵌入认证码的视频数据进行还原以保证视频数据不受水印信息的影响。仿真实验证明该算法达到了很好的篡改定位的要求。