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面向流媒体的视频水印算法研究

作　者: 何英亮
导　师: 杨高波
学　校: 湖南大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: P2P流媒体水印预处理整数变换误差补偿映射水印
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着因特网和多媒体技术的飞速发展,各种以流媒体技术为核心的产业,如网络电视、远程教学和视频点播等相继出现并逐渐发展起来。随之而来的是流媒体的信息安全与版权保护问题,流媒体数字水印就是在这一背景下出现的。它希望通过嵌入一些标志载体本身或用户的信息,以跟踪多媒体产品的非法传播和扩散,有效地打击盗版等行为。本文在分析总结现有的数字视频水印技术及其典型算法的基础上,结合P2P流媒体网络对于数字水印的要求,提出了两种具有一定实用价值的流媒体水印算法。论文的主要工作如下：首先,提出了一种基于直流分量的自适应P2P流媒体视频水印算法。在对原始视频帧进行密钥选择的基础上,对亮度分量作二维整数变换,并提取直流分量分组进行一维整数变换；为了兼顾水印的不可见性与鲁棒性的要求,根据水印长度和变换之后系数的大小自适应地选择嵌入水印的组及系数的改变强度。水印嵌入之前进行置换与LDPC编码增强了水印抗攻击能力。实验证明该算法对于常见视频攻击有较强的鲁棒性,特别是在P2P流媒体多种格式压缩的条件下能有效提取水印。其次,针对低码率的H.264/AVC视频流,提出了一种基于视频点播系统的H.264/AVC实时双水印算法。它利用码分多址多路复用(CDMA)通信系统的优良性能,对水印信息进行CDMA扩频编码,并在系统的编码器端嵌入版权信息。此外,为了减少量化和水印嵌入引起的误差,提出了一种有效的误差补偿机制；在系统的服务器端,针对P帧量化后非零系数少的特点,提出一种基于异或思想的映射水印算法。该算法对于视频的比特率和视频质量影响很小,能够实现水印的快速嵌入与提取,满足流媒体实时处理的要求,并达到版权保护和盗版追踪的双重目的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-11
附表索引  11-12
第1章绪论  12-15
  1.1 课题项目来源  12
  1.2 课题的研究背景与意义  12-13
  1.3 数字水印技术的发展现状  13-14
  1.4 研究内容和结构安排  14-15
第2章数字视频水印技术  15-28
  2.1 数字视频水印研究基础  15-22
    2.1.1 视频水印分类  15-16
    2.1.2 视频水印应用领域  16-17
    2.1.3 视频水印的基本特征  17-20
    2.1.4 视频数字水印的攻击方法  20-22
  2.2 现有视频水印方案  22-26
    2.2.1 基于原始视频的水印算法  22-24
    2.2.2 基于压缩视频的水印算法  24-26
  2.3 P2P流媒体视频水印研究  26-27
  2.4 小结  27-28
第3章基于整数变换DC分量的自适应P2P流媒体水印  28-40
  3.1 P2P流媒体系统  28-30
    3.1.1 P2P流媒体系统结构  28-29
    3.1.2 数字视频水印在P2P流媒体网络中的应用  29-30
  3.2 水印算法原理框图  30-31
  3.3 水印预处理  31-32
  3.4 水印算法  32-34
    3.4.1 一维整数变换的推导  32
    3.4.2 水印嵌入过程  32-34
    3.4.3 水印提取过程  34
  3.5 实验结果及分析  34-39
    3.5.1 无攻击时仿真结果  35-37
    3.5.2 有攻击时仿真结果  37-39
  3.6 小结  39-40
第4章基于视频点播系统的H.264实时双水印算法  40-56
  4.1 H.264编码标准简介  40-44
    4.1.1 H.264/AVC标准编解码器  40-41
    4.1.2 H.264/AVC标准关键技术  41-44
  4.2 VOD双水印系统框图  44-45
  4.3 VOD水印算法  45-50
    4.3.1 水印信息的CDMA扩频编码  45-46
    4.3.2 版权水印嵌入过程  46-49
    4.3.3 用户水印嵌入过程  49-50
    4.3.4 双水印提取  50
  4.4 CDMA扩频编码与算法鲁棒性的关系  50-51
  4.5 实验结果及分析  51-55
    4.5.1 视频嵌入水印前后视觉效果及比特率、PSNR分析  51-53
    4.5.2 抗攻击能力测试  53-55
    4.5.3 版权认证及盗版追踪  55
  4.6 小结  55-56
总结与展望  56-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
附录A 攻读学位期间完成的学术论文  63

面向流媒体的视频水印算法研究

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