一种基于三维小波变换的鲁棒视频水印方案

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1、一种基于三维小波变换的鲁棒视频水印方案　　摘要：本文的主要工作是提出一种新颖的三维小波域视频水印。首先，对目标视频进行三维小波变换，并在小波域内估计视频运动和纹理信息，以此为基础提取一组视频关键帧。然后，利用码分多址和乘性调制技术，将水印信息嵌入在视频关键帧的三维小波域内。为了提升水印检测性能，利用三维小波系数的统计特性对局部最优检测器进行优化，并利用它提取水印信息。实验表明，本文方案在水印不可感知性和鲁棒性两方面都获得了良好的性能。　　关键词：数字水印；二值文本图像；双域；鲁棒性；打印?C扫描　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1

2、009-3044（2016）28-0196-04　　Abstract：Thispaperpresentsavideowatermarkingmethodinthreedimensionaldiscretewavelettransform（3DDWT）.Inthismethod，thetargetvideofirstundergoesthe3DDWT，andintheDWTdomain，asetofkeyframesareextractedbasedonthemotionandtextureinformationofvideo.Then，withc

3、odedivisionmultipleaccess（CDMA）andMultiplicativemodulationtechniques，watermarkmessagesareembeddedintothe3DDWTdomainoftheextractedkeyvideoframes.Inordertoimprovethedetectionperformance，alocallyoptimumdetectorisappliedforwatermark12extraction，whichisalteredaccordingtothepropert

4、iesof3DDWT.Theexperimentalresultsshowthatthepresentedvideowatermarkingschemeachievesthegoodperformancebothininvisibilityandrobustness.　　Keywords：Videowatermarking；DWT；CDMA；locallyoptimumdetector；robustness　　1引言　　近年来，随着计算机网络技术的迅速发展和信息时代的到来，信息表达朝着高效率、高质量的方向迈进了一大步。但是在另一方面也随之出现了十

5、分严重的问题，如作品侵权和篡改，因此以数字水印技术为重要组成部分的数字产品版权保护技术的市场需求更为迫切，数字水印（digitwatermarking）技术就是将数字、序列号、文字、图像标志等版权信息嵌入到多媒体数据中，以起到信息隐藏、版权保护、防篡改和数据文件的真伪鉴别等作用，在近几年，虽然数字水印技术得到了迅猛的发展，但主要集中在静止图像水印方面，视频水印研究仍然是当前数字水印技术研究方向的一个热点和难点。12　　本文研究的是一种基于三维离散小波变换域的数字视频水印的方法，小波变换由于其特有的时频局部性等特性，使它比传统的DCT变换在图像处理

6、等领域可以取得更好的效果，张立和等[1]将视频看作三维信号，隐藏水印在视频信号三维Gabor变换系数的幅度上，Swanson等[2]利用时域小波变换和频率掩蔽特性相结合，提出了一种多分辨率的视频水印算法。De-guillaume等[3]提出将扩频水印嵌入视频序列的3D-DFT的中频系数上。这类视频水印算法都是对整个视频帧进行三维变换，计算比较复杂。　　本文提出了一种基于三维小波变换的鲁棒视频水印方案。第二节介绍了三维离散小波变换的概念和原理，第三节说明了关键帧的提取方法，第四节阐述了水印生成和嵌入的方法，第五节介绍了水印提取的方法，最后给出实验结

7、果，证明了算法的有效性。　　2三维离散小波变换　　数字视频从本质上来说是一系列内容连续并按时间顺序排列的数字图像。因为人的视觉具有停留效应，当图像连续播放并且速度很快时会形成平滑的连续视觉效果即视频。构成视频信号的图像也叫帧，每帧图像都可表示成一个二维像素矩阵，因此由帧按时间顺序排列的视频可以表示为三维矩阵，其中每帧图像是两维的，形成视频的空间域，时间轴表示第三个维度。　　三维离散小波变换（threedimensionaldiscretewavelettransform，3DDWT）是处理三维信号的一个有力工具。3DDWT可以通过在每一维信号上依

8、次使用一维离散小波变换获得。一维DWT的原理可以描述如下。给定任意一维离散信号x（n），小波函数为，式中为母小波，n，j和k都是整数。小