基于矩的视频鲁棒水印技术研究

摘要

数字水印技术(Digital Watermarking)是在不影响原始数据正常使用的情况下嵌入版权信息，并且该信息不易被除去，只有专用的水印提取算法才能检测其中的信息。因此，数字水印技术作为数字产品版权保护的有效手段，成为多媒体信息安全研究的重点。 本文重点研究数字视频水印处理算法与理论，系统地综述了数字视频水印处理技术的特征、分类以及国内外研究现状，并深入分析了数字视频水印处理系统中的关键技术，主要包括水印嵌入策略和水印面临的攻击等内容。并结合图像矩理论的发展历程，详细分析矩理论在数字水印技术领域的应用。 本文的主要贡献概括如下： 1.针对现有视频水印算法很少考虑视频帧中确定的目标区域这一问题，提出一种基于Krawtchouk矩的视频水印算法KVW(A Krawtchouk Momet Based VideoWatermarking Scheme)。该算法利用Krawtchouk矩出色的目标区域提取能力，选取视频I帧中较为重要的信息区域作为水印的嵌入域。结合Krawtchouk低阶矩对剪切攻击的鲁棒性以及视频帧间相似度较高的特点，选择I帧和相邻P帧中相对稳定的低阶Krawtchouk矩作为最优矩集合。根据随机水印比特自适应地修改集合中的矩，并对差矢量进行Krawtchouk矩重构，通过将差值图像在空域迭加到I帧嵌入水印。水印检测时，首先计算受攻击I帧的Krawtchouk矩，以最优矩集合作为密钥，用相邻P帧Krawtchouk矩替代原始I帧数据提取水印，改善算法对原始数据的依赖性。实验结果表明，KVW算法在保证获得很好图像质量的同时，能够很好地抵抗帧剪切攻击以及常规的信号处理。 2.针对几何攻击容易使常规水印算法检测失败的问题，利用Tchebichef矩出色的重构性能，结合图像归一化，提出一种基于Tchebichef矩的抗几何攻击视频水印算法GWTM(Geometrically Robust Video Watermarking Based on TchebichefMoments)。该算法在水印嵌入和提取之前对视频I帧进行几何失真的归一化，根据。Tchebichef矩系数的特点，进行矩幅度修改量测试，筛选出最优矩集合。根据水印比特自适应地修改集合中的矩，并对修改后的矩进行Tchebichef重构，实现水印的嵌入。水印提取时，以最优矩集合为密钥，通过与原始I帧的Tchebichef矩幅度比较提取水印。实验证明，GWTM算法能够抵抗任意角度的旋转攻击、缩放攻击及常规的信号处理攻击。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2视频水印技术的应用领域

1.3视频水印技术的研究现状

1.4论文的主要工作和章节安排

1.4.1论文主要工作

1.4.2论文章节安排

第二章视频水印系统的主要特征和关键技术

2.1视频水印系统的主要特征

2.1.1视频水印系统的基本特征和度量标准

2.1.2视频数字水印系统的特殊性

2.2视频数字水印关键技术

2.2.1嵌入策略

2.2.2视频水印所面临的攻击形式

2.3视频数字水印技术分类

2.4经典视频数字水印算法

2.3.1原始视频水印

2.3.2压缩视频水印

2.5本章小结

第三章基于矩的数字水印技术

3.1图像矩理论

3.1.1图像的矩

3.1.2矩函数的定义及发展

3.2基于矩的数字水印算法

3.2.1基于连续正交矩的数字水印算法

3.2.2基于离散正交矩的数字水印算法

3.3本章小结

第四章基于Krawtchouk矩的视频水印算法

4.1 Krawtchouk离散正交矩理论

4.1.1 Krawtchouk正交多项式

4.1.2图像的Krawtchouk矩

4.1.3 Krawtchouk矩目标区域提取

4.2基于Krawtchouk矩的视频水印算法

4.2.1算法总体思想

4.2.2对矩的修改

4.2.3矩的选择

4.2.4水印嵌入

4.2.5水印检测

4.3实验结果

4.4本章小结

第五章基于Tchebichef矩的抗几何攻击视频水印算法

5.1 Tchebichef离散正交矩理论

5.1.1 Tchebichef正交多项式

5.1.2图像的Tchebichef矩

5.1.3 Tchebichef矩的重构性能

5.2图像归一化

5.2.1旋转归一化

5.2.2缩放归一化

5.3基于Tchebichef矩的抗几何攻击视频水印算法

5.3.1算法总体思想

5.3.2对矩的修改

5.3.3矩的选择

5.2.4水印嵌入

5.2.5水印检测

5.4实验结果

5.5本章小结

第六章结论

6.1论文主要完成的工作

6.2未来研究展望

致谢

参考文献

硕士在读期间的研究成果