基于h.264之版权保护及认证数字视频水印计算探讨

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1、基于H.264之版权保护及认证数字视频水印计算探讨-->第一章绪论1.1研究意义人们首先使用密码技术解决这些难题。一方面，为了达到保护版权的目的，人们使用选定的加密算法加密数字产品，这样即使盗版者获得了加密产品，如果没有密钥，也无法获得有价值的原始信息。但这样的版权保护手段也有缺陷，数字产品只有在加密状态下才具有安全性，即使合法用户获得了解密后的数据，也有被盗版的可能。另一方面，人们利用密码学中的签名技术解决多媒体作品内容真实性、完整性的认证问题。在多媒体作品发布前，所有者利用一个哈希函数和私钥计算该作品的哈希值，得到报文摘要，然后将作

2、品和报文摘要一起发布。报文摘要的唯一性是由哈希函数的选取和密钥的唯一性决定的。但数字签名技术的主要缺陷在于：用以认证的报文摘要需要额外传输，增加了传输信道负载。此外，数字签名技术只能判断该作品是否被寡改了，无法知道该作品哪部分被篡改了。1.2数字视频水印基础如果一个视频水印在经过诸如有损压缩等信号处理后仍能够被正确检测或提取，那么这个视频水印具有鲁棒性。然而一个水印对于一种攻击是鲁棒的，但对另一种攻击则是非常脆弱的。在很多应用场合里，要求水印对所有的攻击都具有鲁棒性是没有必要的。常见的鲁棒性评定标准是归一化相关系数。该系数是提取的水印和

3、原始水印相似度的一个客观衡量。由于视频信号要求以较高的顿率约每25秒帧进行播放才能在视觉上获得平滑的效果，所以视频水印的嵌入和提取应该具有低复杂度，特别是在广播监控应用中，检测者必须能够实时提取水印。...............第二章H.264/AVC标准及水印嵌入策略2.1H.264/AVC编解码器及水印的嵌入点分析综合以上分析，本文的第三章、第四章和第六章采用在点“3”的位置嵌入水印。在点“3”嵌入水印，调制强度较大，要充分考虑水印嵌入对视频质量的影响，第三章和第四章利用人眼的视觉特性嵌入水印，第六章釆用一个最小失真函数在块中选择

4、最佳的水印嵌入位置。由于第五章提出的算法中水印是脆弱可逆的，嵌入水印的数据会在解码端进行还原，从而不会造成水印的误差漂移，为了保证水印嵌入和提取的实时性，第五章算法在点“”的位置嵌入水印。2.2H.264/AVC关键技术及其对水印的性能影响H.264/AVC釆用喊内预测技术较大地减少了视频巾贞空间像素之间的相关性。以往系列和系列视频压缩编码标准对关键顿的变换编码直接釆用浮点变换，再对变换后的系数进行量化和编码。采用变换和量化的方式可以部分消除视频顿的空间相关性，但只是消除了块内的像素之间的相关性，而无法消除块与块之间的相关性。釆用顿内预

5、测模式时，当前块的预测块是利用相邻块进行预测得到的，再对当前块和预测块进行相减，得到残差块，再进行变换和编码，从而大大消除视频图像帧的空间相关性。的顿内预测模式针对不同块的大小、不同块类型，釆用不同的预测方法。由内预测技术可知，不管帖宏块釆用的顿内预测模式是还是模式，在当前块嵌入水印都会对邻近块造成误差漂移。如图所示，当由于嵌入水印对像素值造成影响时，由于所在的块为当前块，该块像素值由预测取得，所以水印误差会漂移到预测块的像素。在设计水印算法时，要充分考虑中贞内预测模式下水印造成的误差漂移。特别是在图的点“3”嵌入水印时，由于嵌入水印块

6、没有参加编码端的重建过程，解码端直接根据编码端发送的预测模式进行解码，所以误差漂移会更加明显。第三章基于纹理特征的差分能量水印算法............242.1引言...........243.2典型算法分析...............243.3提出的算法概述.............27第四章基于JND模型的H.264/AVC鲁棒水印算法.................414.1引言...............414.2JND模型.............................41第五章基于内容特征的H.264/A

7、VC可逆脆弱水印算法..................635.1引言....................63第六章基午误差补偿策略的H.264/AVC半脆弱水印算法6.1引言本章提出了一种基于压缩标准的视频半脆弱水印算法，为进一步提高半脆弱视频水印算法特征码的鲁棒性，本章通过消除特征码之间的相关性，提出了一种新的特征码生成算法。针对半脆弱水印要均勾嵌在视频图像倾中以实现准确定位篡改区域的要求，本章引入了一个最小失真选择函数，通过这个函数在残差块中选择一个对视频质量和码率影响最小的系数嵌入水印。和已有的算法相比，釆用最小失真选择函数

8、可以较明显地降低嵌入水印对视频质量和码率的影响，并且半脆弱水印对于可接受的“内容保持”类修改具有鲁棒性，而对“内容篡改”类修改具有敏感性，并且对恶意篡改能有效、准确地定位。6.2典型算法分析但如果块中不存在