数字视频处理 第8章 数字视频水印

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1、第8章数字视频水印8.1信息隐藏概述8.1.1信息隐藏定义所谓信息隐藏，就是指在一些载体信息中将需要保密传递的信息隐藏进去，而载体本身并没有太大的变化，不会引起怀疑，由此就可以达到信息隐藏的目的。8.1.2信息隐藏原理图8.1信息隐藏原理8.1.3信息隐藏系统组成图8.2信息隐藏系统与一般通信系统的比较8.1.4信息隐藏分类无密钥信息隐藏私钥信息隐藏公钥信息隐藏8.1.5信息隐藏系统特性（1）透明性或不可感知性（2）稳健性（3）安全性（4）不可检测性（5）自恢复性（6）嵌入强度（隐藏容量）8.2数字水

2、印原理8.2.1研究背景数字水印与纸张水印的基本思想相似，即数字作品中的数字水印可以起到标识和防伪的作用。8.2.2数字水印与信息隐藏信息隐藏和数字水印的基本思想都是将秘密信息隐藏在载体对象中。但信息隐藏的目的是保密通信，其主体是要隐藏的信息。而数字水印隐藏的信息是具有特殊意义的标记（水印）。8.2.3数字水印系统组成图8.3数字水印系统一般组成8.2.4数字水印系统特性有效性（effectiveness）逼真度（fidelity）信息容量（payload）盲检测和明检测虚警概率稳健性安全性8.2.5

3、数字水印技术分类1．按水印特性划分2．按水印载体划分3．按水印检测过程划分4．按水印加载方法划分5．按水印用途划分8.2.6水印信号的生成1．无意义水印信号生成2．有意义水印信号生成8.3视频水印概述8.3.1什么是视频水印视频水印就是加载在数字视频上的数字水印，它利用视频数据中存在的冗余信息，把表征版权的水印信息嵌入到数字视频内容中，以此作为版权保护的依据和凭证，从而既不影响视频质量，又能达到版权保护的目的。8.3.2视频水印特点视频数据通常以压缩的格式存储；视频水印具有更大的隐藏信息容量；视频易受

4、一些特有的攻击视频水印系统对实时性的要求高，算法的实现更为复杂，计算量大；通常视频流的码率是恒定的，这要求加载水印后不能增加视频比特流的速率。8.3.3视频水印模型密钥原始视频数据水印生成水印攻击水印提取含水印的视频数据水印嵌入原始视频数据图8.4视频水印系统的一般模型密钥水印信息8.3.4视频水印分类根据嵌入水印的可见性，视频水印可分为可见水印和不可见水印根据嵌入的数据域不同，视频水印可分为时空域水印和变换域水印根据被嵌入视频载体是否压缩，视频水印可分为压缩域水印和非压缩域水印根据水印是否与内容相关

5、，可分为基于内容的水印和与内容无关的水印根据视频水印嵌入算法，可分为基于扩频的视频水印和基于参数替换的视频水印。8.3.5视频水印的主要应用领域（1）广播监视（2）拷贝控制（3）内容认证（4）版权保护（5）数字指纹（6）安全隐蔽通信8.4视频水印关键技术8.4.1视频水印生成1．视频水印生成模型2．扩频技术3.纠错编码技术图8.5水印生成一般模型8.4.2视频水印嵌入视频水印嵌入算法含水印的视频数据水印信息密钥原始视频数据图8.86视频水印嵌入一般模型视频水印嵌入就是将水印信号W={w(k)}加载到原

6、始视频数据X={x(k)}中，通常采用如下嵌入准则：(乘法准则)(加法准则)8.4.3视频水印检测与提取视频水印检测/提取算法水印信息或水印存在原始视频数据密钥含水印视频数据图8.9视频水印检测/提取过程1.视频水印检测视频水印的检测一般可以分成两类：一类是需要原始视频数据的非盲检测，另一类是不需要原始视频数据的盲检测。（1）相关检测法相关器无水印判决器有水印W图8.8相关检测器结构z相关检测器计算接收到的含水印的视频数据XW和水印信号W之间的线性相关值（检验统计量），即（2）虚警概率与漏检概率常见的

7、错误包括：①虚警错误②漏检错误图8.11虚警概率和漏检概率2.视频水印提取水印提取是指利用密钥和水印提取算法从含水印的数字视频作品中提取出水印。水印提取算法通常采用加权综合和“多数”判决，将加权综合后的结果转换为二值信息，并利用水印嵌入过程中所使用的密钥来恢复水印信息。8.4.4视频水印攻击（1）有意水印攻击（2）无意的攻击8.5视频水印算法8.5.1概述视频水印嵌入位置（时机）的选择很重要，不同的嵌入位置对应着不同的嵌入算法，其性能和应用范围也是不同的。按水印嵌入位置的不同，视频水印分为三类：原始视

8、频水印、编码域视频水印和压缩域视频水印（也称为前置式视频水印、内置式视频水印和后置式视频水印）。8.5.2原始视频水印原始视频水印是直接对未压缩的视频数据进行处理，与视频编码格式无关，原始视频水印的算法大多是基于空间域或变换域的。1．空间域水印空间域水印是指直接在原始视频数据中嵌入水印，嵌入的水印信号既可以加载在亮度分量上，也可以加载在颜色分量上（或全部加入到颜色分量上）。1．空间域水印1）H&G算法水印生成与嵌入水印检测提取2）JAWS算法水印嵌入水印