基于H.264的压缩域视频水印算法

摘要

通信技术、计算机互联网技术、微电子计算的飞速发展改变了人们日常的生活作息方式，高清数字电视、视频点播等技术迅速发展，多媒体共享网站盛行，对视频产品的篡改变得越来越容易，使得我们必须对视频产品的产权进行行之有效的保护。作为目前信息安全研究领域的一个热门领域——水印技术逐渐进入我们关注的视野，而在视频产品中添加水印的技术也被视为视频产品版权保护行之有效的方案。由于视频是人的知觉的一种动景运动，随着数字图像的发展，基于人们的感官需要，因此也得到了迅猛的发展，数字视频产品在互联网发达的今天占有非常大的比重。由于受到越来越多人的关注，一些有效保护视频产品的方案被提出并得到很好的应用前景。因此为了使数字视频产品得到更好的保护，我们还需要研究出更优良的数字视频水印算法。
　　我们已经步入大数据时代，视频产品由于本身数据量大，水印方案难于实现，所以我们必须要解决这个问题。主流的压缩标准H.264/AVC具有低码率、应用目标宽、容错能力强、高效的网络传输（拥有网络适应层）和极佳的图像传输质量（1Mbps码率下就可以达到 DVD画质）等优点，被广泛应用于低码率的无线应用、网络流媒体、网络课程、视频会议等许许多多多媒体应用领域。因此基于视频产品的版权保护的问题日益严重，通过对数字视频的特点进行了研究，提出了基于H.264的压缩域视频水印方案。论文具体展开如下所示：
　　第一，对数字视频产品水印的研究现况及其相关理论作了简单的介绍，包括视频压缩的模型标准H.264、被嵌入的视频水印的主要特点，方便我们下文提出基于H.264的压缩域视频水印算法。人类视觉系统对于探讨视频产品中水印信息的性能优劣有着非常重要的现实应用意义，为实验分析提供理论基础。
　　第二，通过对H.264的特点以及嵌入水印信息自身的特点，本文提出了一种基于H.264及参考模型的压缩域水印算法。该算法通过对水印图像进行二值化、增加头信息处理之后，依据人类视觉系统(HVS)，充分考虑了人眼对动态的视频不敏感的特点，在预测残差块的DCT系数的中、低频嵌入预处理的水印信息。水印处理过程中增加的头信息一经检测到即可断定该视频中含有水印信息，从而使该算法在易被检测的前提下具有抗鲁棒性。
　　第三，用JM8.6实现了对水印信息的嵌入和提取，以及对视频水印进行信号处理攻击和同步攻击，比较攻击后视频流的变化并对视频水印进行性能评价。通过ElecardStreamEye Tools，以及MATLAB软件进行仿真，对实验数据进行分析，得出本文所提出的嵌入算法对一般的信号攻击、同步攻击都拥有良好的抗攻击能力。这对视频产品的保护具有非常强的现实意义，说明对视频水印的更深入研究非常有必要。
　　针对视频产品提出的水印算法发展到现在已经出现了非常多的切实可行的算法，并取了许多突破性的进展，但随着现在通信技术和多媒体互联网技术的持续性发展，视频水印面临的问题也是层出不穷的，我们对视频水印系统的要求也更加苛刻。但是随着我们更深入的研究，将来会有更普遍实用的视频水印算法被提出。

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第一章 绪论

1.1选题意义

1.2 数字视频水印的研究现状

1.3 本文的主要内容

第二章 数字视频水印技术

2.1 数字视频水印技术介绍

2.2数字视频水印的模型

2.3人类视觉系统

2.4本章小结

第三章 H.264视频编解码技术

3.1视频数据组织结构

3.2 H.264编解码器简介

3.3 H.264视频编码中的关键技术

3.4 本章小结

第四章 基于H.264的压缩域视频水印算法

4.1算法整体框架

4.2水印的预处理

4.3水印嵌入算法

4.4水印提取算法

4.5本章小结

第五章 基于H.264的压缩域视频水印算法性能分析

5.1不可见性

5.2算法的鲁棒性

5.3 性能评价

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

研究生期间发表的论文

致谢