視頻圖像水印技術(shù)

視頻圖像水印技術(shù)7.1視頻水印的介紹視頻水印顧名思義就是加載在數(shù)字視頻上的水印，其目的主要是對(duì)數(shù)字視頻作品進(jìn)行版權(quán)保護(hù)，從而確保版權(quán)所有者的合法利益。在現(xiàn)實(shí)生活中，數(shù)字視頻(如VCD、DVD、VOD)已成為大眾生活中不可或缺的娛樂(lè)方式，而相應(yīng)的版權(quán)保護(hù)技術(shù)尚未發(fā)展成熟，這就使得以數(shù)字水印為重要組成部分的數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究更為迫切。第2頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-1數(shù)字視頻水印在VOD中的應(yīng)用第3頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天視頻水印同樣也可以用于軍事保密或商業(yè)保密，這屬于信息隱藏的范疇。一般情況下，為了保護(hù)國(guó)家的安全利益，政府部門(mén)都對(duì)公民傳遞秘密載體進(jìn)行限制。但發(fā)送者為了逃避這種限制，就可以把秘密信息(如軟件、圖像、數(shù)據(jù)、文本、音頻、視頻)嵌入到公開(kāi)的視頻中，只有合伙人才能根據(jù)事先約定的密鑰和算法提取出隱藏的信息，而其他人(第三方)無(wú)法覺(jué)察到隱藏的水印，從而實(shí)現(xiàn)秘密信息的安全傳輸。第4頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天7.2視頻水印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用視頻水印的發(fā)展基本上是與圖像水印的發(fā)展同步的，從提出圖像水印概念開(kāi)始，視頻水印概念也隨之提出，隨著近幾年來(lái)DVD等視頻產(chǎn)品的迅速普及，反而對(duì)視頻水印產(chǎn)品的要求更為迫切。第5頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天視頻水印研究是水印技術(shù)研究方向的一個(gè)熱點(diǎn)，隨著網(wǎng)絡(luò)多媒體的快速發(fā)展，數(shù)字視頻產(chǎn)品(如VCD、DVD、VOD)變得越來(lái)越普及，幾乎將要滲透到每個(gè)家庭，使得以數(shù)字水印為重要組成部分的數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)技術(shù)的市場(chǎng)需求更加迫切。第6頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天數(shù)字視頻源數(shù)據(jù)一般都被壓縮為MPEG-1和MPEG-2后才用來(lái)存儲(chǔ)和傳播的，比如運(yùn)用到DVD和VOD系統(tǒng)上。為了防止盜版和侵權(quán)，可以在以上系統(tǒng)中采用數(shù)字水印技術(shù)，條件是數(shù)字視頻水印必須能夠抵抗包括MPEG壓縮在內(nèi)的各種攻擊。第7頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天7.3視頻水印的主要特征由于數(shù)字視頻是連續(xù)播放的，相鄰畫(huà)面之間內(nèi)容有高度的相關(guān)性，并且還存在動(dòng)態(tài)編解碼的過(guò)程。因此視頻水印與圖像水印在某些要求上有明顯的不同，它還有一些圖像水印不具備的特征，但總的特征可以概括為：第8頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(1)安全性：即水印被嵌入視頻后，非授權(quán)人不能將其刪除掉。

(2)穩(wěn)健性：視頻水印應(yīng)該能抵抗無(wú)意或故意的攻擊，這些攻擊包括信號(hào)疊加、濾波、剪切、編碼、壓縮、模數(shù)轉(zhuǎn)換和回放等。

(3)計(jì)算復(fù)雜度：計(jì)算復(fù)雜度的核心是確保水印的實(shí)時(shí)性和可操作性。

(4)視頻速率的恒定性：即水印加入后不能增加視頻比特流的速率，必須服從傳輸信道規(guī)定的帶寬限制。第9頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(5)同步檢測(cè)機(jī)制：提取水印時(shí)應(yīng)有嚴(yán)格有效的同步檢測(cè)機(jī)制來(lái)確保水印的正確恢復(fù)。

(6)快速嵌入/檢測(cè)：因?yàn)橐曨l的數(shù)據(jù)量大而且有實(shí)時(shí)性的要求，所以算法必須在很短的時(shí)間內(nèi)完成。

(7)盲檢測(cè)：水印檢測(cè)原則上不能用原始視頻數(shù)據(jù)，這是因?yàn)樵跈z測(cè)時(shí)使用原始視頻會(huì)大大增加運(yùn)算復(fù)雜度，而且利用原始視頻來(lái)檢測(cè)水印也是不現(xiàn)實(shí)的。

(8)水印容量：對(duì)于視頻水印，我們規(guī)定水印容量為在單位時(shí)間內(nèi)嵌入水印信息的數(shù)據(jù)量。第10頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天7.4視頻水印的模型通過(guò)分析現(xiàn)有的數(shù)字視頻編解碼系統(tǒng)，可以將目前基于MPEG視頻水印分為以下幾種視頻水印的嵌入與提取方案模型，如圖7-2所示。第11頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-2不同的MPEG視頻水印系統(tǒng)模型第12頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天視頻水印嵌入方案一：水印直接嵌入到原始視頻流中。此類(lèi)方案的優(yōu)點(diǎn)是：水印嵌入的方法比較多，原則上數(shù)字圖像水印方案均可以應(yīng)用于此。缺點(diǎn)是：

(1)會(huì)增加視頻碼流的數(shù)據(jù)比特率；

(2)經(jīng)MPEG-2壓縮后會(huì)丟失水印；

(3)降低視頻質(zhì)量；

(4)對(duì)于已壓縮的視頻，需要先進(jìn)行解碼，然后嵌入水印后再重新編碼。第13頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天視頻水印嵌入方案二：水印嵌入到編碼階段離散余弦變換(DCT)域中的量化系數(shù)中。此類(lèi)方案的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)水印僅嵌入在DCT系數(shù)中，不會(huì)增加視頻流的數(shù)據(jù)比特率；

(2)易設(shè)計(jì)出抵抗多種攻擊的水印，但缺點(diǎn)是會(huì)降低視頻的質(zhì)量，因?yàn)橐话闼灿幸粋€(gè)解碼、嵌入、再編碼的過(guò)程。第14頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天7.5視頻水印的分類(lèi)數(shù)字視頻水印是利用視頻數(shù)據(jù)中普遍存在的冗余數(shù)據(jù)與隨機(jī)性把表征版權(quán)的信息(如文字、圖像、視頻)嵌入到視頻自身的數(shù)據(jù)中，從而起到保護(hù)數(shù)字視頻產(chǎn)品版權(quán)或完整性的一種技術(shù)。理想的數(shù)字視頻水印方案應(yīng)該是只有版權(quán)所有人才可以加載水印，但任何使用者都可以對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證的水印方案。第15頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天可以從不同的角度對(duì)數(shù)字視頻水印進(jìn)行分類(lèi)。我們知道，數(shù)字視頻水印的提取過(guò)程與圖像水印的提取過(guò)程有很大的不同，圖像水印的提取過(guò)程是靜態(tài)的，而視頻水印的提取過(guò)程在時(shí)間上是連續(xù)的，它是在連續(xù)幀上進(jìn)行提取的，提取出的水印可以是文字、圖像、連續(xù)語(yǔ)音信號(hào)和同時(shí)可播放的視頻信號(hào)，因此可以根據(jù)嵌入視頻水印的內(nèi)容不同將其分類(lèi)。第16頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天7.6MPEG壓縮視頻標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)要介紹為了節(jié)約數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和便于傳輸，視頻的主要存在模式是壓縮格式的，因此視頻水印也在很大程度上是與壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)緊緊聯(lián)系在一起的。當(dāng)今視頻壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、ITU-T的H.261和H.263等，都采用混合編碼(HybridCoding)。第17頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天在介紹水印技術(shù)之前，我們先簡(jiǎn)單地介紹一下MPEG視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)［5］。在MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，數(shù)據(jù)流是以多路復(fù)合流的格式存儲(chǔ)和傳輸?shù)?。多路?fù)合流由音頻流和視頻流復(fù)合組成。多路復(fù)合流的基本單位是包(Pack)，而一個(gè)包由三個(gè)組(Group)組成。組分為視頻和音頻組，在此我們只介紹視頻組。它采用分層的語(yǔ)法(LayeredSyntax)定義，每一層包括一個(gè)或多個(gè)從屬層(下層)。其結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。第18頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-3MPEG分層結(jié)構(gòu)第19頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天由于視頻流被分成多個(gè)圖片組(GOP)，每個(gè)組包含特征相近的一些圖像幀的集合，幀又被分成畫(huà)面，再分為宏塊。畫(huà)面內(nèi)編碼的基本單位是宏塊，一個(gè)宏塊由6個(gè)8×8像素塊構(gòu)成：四個(gè)亮度塊Y0、Y1、Y2、Y3，一個(gè)色度塊U，一個(gè)色度塊V。注意，四個(gè)亮度塊覆蓋的畫(huà)面區(qū)域與每個(gè)色度塊覆蓋的畫(huà)面區(qū)域是相同的，原因是由于色度信息的信息量比亮度信息少，為了提高數(shù)據(jù)壓縮率而對(duì)色度信息作了適合人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)靈敏度的亞采樣。圖7-4是一個(gè)MPEG編碼器進(jìn)行視頻編碼的基本框圖。第20頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-4簡(jiǎn)化的視頻編碼器框圖第21頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

MPEG視頻壓縮編碼的目的是為了在保持較好畫(huà)面質(zhì)量的同時(shí)獲得較高的壓縮比。由于在編碼過(guò)程中不能保持精確的像素值，所以該算法是有失真的(notlossless)，視頻壓縮的最優(yōu)性能依賴于高質(zhì)量畫(huà)面、高壓縮比與數(shù)據(jù)流讀取三者之間矛盾的折衷。原始視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)量非常大，不利于存儲(chǔ)和傳輸，所以視頻信號(hào)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。第22頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-5時(shí)域畫(huà)面結(jié)構(gòu)的例子第23頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天因?yàn)橐岣邏嚎s比，就必須去掉視頻圖像中大量的冗余信息。去掉冗余有效的辦法就是采用預(yù)測(cè)編碼。為此，定義了三種主要的畫(huà)面類(lèi)型：

(1)幀內(nèi)編碼畫(huà)面(I畫(huà)面)：不參考其他任何畫(huà)面而獨(dú)立編碼。

(2)預(yù)測(cè)編碼畫(huà)面(P畫(huà)面)：它相對(duì)于前面一幅幀內(nèi)畫(huà)面或預(yù)測(cè)編碼畫(huà)面進(jìn)行有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測(cè)編碼，且通?？梢宰鳛楹罄^預(yù)測(cè)畫(huà)面的參考畫(huà)面，它的編碼效率較高。第24頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(3)雙向預(yù)測(cè)編碼畫(huà)面(B畫(huà)面)：它需要前向和后向的參考畫(huà)面作運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，它的壓縮程度是最高的，B畫(huà)面永遠(yuǎn)不被用作預(yù)測(cè)的參考畫(huà)面。這三種類(lèi)型的畫(huà)面在一個(gè)視頻序列中的組織是非常靈活的，這由編碼器決定，并依賴于應(yīng)用的要求。圖7-5說(shuō)明了三種不同類(lèi)型畫(huà)面之間的關(guān)系。第25頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天我們把圖7-6中的ZigZag排序、行程編碼、霍夫曼編碼這三步稱(chēng)為VLC(可變長(zhǎng)編碼)。應(yīng)當(dāng)指出的是，行程編碼是對(duì)行程長(zhǎng)度和級(jí)別(量化值)的組合進(jìn)行編碼，碼字是一個(gè)二維數(shù)組。圖7-7舉例說(shuō)明了對(duì)8×8像素塊的DCT量化系數(shù)矩陣進(jìn)行的VLC編碼過(guò)程。第26頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-68×8像素塊的編碼過(guò)程第27頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7–7VLC編碼示意圖第28頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天通過(guò)以上對(duì)MPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單介紹，我們了解到如果要在壓縮過(guò)的視頻上實(shí)時(shí)嵌入和提取水印，最好是把水印算法與MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)緊緊聯(lián)系在一起，這樣可以節(jié)約大量的計(jì)算時(shí)間(如DCT變換、DCT逆變換和運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)算等)。水印算法應(yīng)設(shè)計(jì)在視頻流的最底層，即8×8像素塊的編碼部分，這樣只需要對(duì)視頻流進(jìn)行可變長(zhǎng)編解碼和重新量化這兩步運(yùn)算，相應(yīng)的水印方案如圖7-8所示。第29頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-8在DCT系數(shù)域中嵌入、檢測(cè)水印第30頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天7.7視頻水印的嵌入和提取

7.7.1基于擴(kuò)頻思想的視頻水印技術(shù)

1.在未壓縮視頻中嵌入水印在原始視頻(未進(jìn)行壓縮編碼)嵌入水印，如果對(duì)水印信號(hào)不作任何預(yù)處理，直接將其疊加在視頻流各幀的像素域上，這種算法簡(jiǎn)單直接，但不具備實(shí)用性。因?yàn)檫@樣的視頻水印方案是很不穩(wěn)健的，對(duì)最簡(jiǎn)單的諸如濾波、增強(qiáng)、加噪聲等攻擊沒(méi)有抵抗能力。第31頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

1)水印的嵌入我們知道，連續(xù)圖像(視頻)是一個(gè)三維信號(hào)，其中由二維表示空間上的圖像，一維表示圖像在時(shí)間上的連續(xù)。為了討論方便，我們假設(shè)視頻為線掃描的在時(shí)間上連續(xù)的一維信號(hào)，如圖7-9所示。第32頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-9視頻畫(huà)面序列的線掃描第33頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-10在視頻中嵌入水印第34頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天在實(shí)際運(yùn)用中，伸縮因子可以根據(jù)當(dāng)前圖像幀的局部特征和人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的掩蔽效應(yīng)做相應(yīng)的大小調(diào)整，在保證水印不可覺(jué)察的情況下，使αi最大，這樣可以增強(qiáng)水印抗攻擊的能力。一般來(lái)說(shuō)，在視頻圖像的不易引起注意的區(qū)域能夠嵌入更多的水印信息，比如在圖像的細(xì)節(jié)區(qū)域和圖像中有剪切的邊界，我們可以利用視覺(jué)模型使得圖像水印中的數(shù)據(jù)嵌入率最高，但對(duì)于視頻水印來(lái)說(shuō)，通常情況下一個(gè)較低的水印嵌入速率就可以了，因?yàn)橛靡曈X(jué)模型來(lái)嵌入水印會(huì)大大增加算法的復(fù)雜度，所以在添加視頻水印時(shí)不需要考慮這個(gè)問(wèn)題。圖7-11用可視化的方式描述了嵌入過(guò)程。第35頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-11擴(kuò)頻水印的實(shí)例第36頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2)水印的提取水印的提取通過(guò)把嵌入水印的視頻流與相同的偽隨機(jī)序列作相關(guān)運(yùn)算，根據(jù)相關(guān)值的大小來(lái)判定水印的比特值。水印的提取框圖如圖7-12所示。第37頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-12擴(kuò)頻水印的一般提取框圖第38頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.已壓縮視頻中嵌入水印基于擴(kuò)頻的壓縮視頻水印算法相對(duì)較多，下面我們介紹兩個(gè)比較典型的例子。一個(gè)是比較簡(jiǎn)單的算法。該算法把水印擴(kuò)頻后的DCT直流系數(shù)直接加到視頻的DCT系數(shù)的直流分量上去(DC-DCT)。水印只加到幀內(nèi)編碼畫(huà)面(I畫(huà)面)的亮度系數(shù)上去。水印的嵌入過(guò)程分為以下四步：第39頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一步：產(chǎn)生一個(gè)含有整數(shù){-1，1}的偽隨機(jī)噪聲圖案W(x,y)，此圖案與I畫(huà)面有相同維數(shù)。第二步：用水印信號(hào)的信息位調(diào)制偽隨機(jī)噪聲圖案(擴(kuò)頻)得到擴(kuò)頻水印信號(hào)，并乘上一個(gè)大小合適的伸縮因子，再將擴(kuò)頻水印信號(hào)分塊(8×8)做DCT變換。第三步：將壓縮的視頻流中I畫(huà)面中的VLC進(jìn)行解碼，得到8×8像素塊的DCT系數(shù)。第四步：把每塊水印信號(hào)的DCT直流分量加到與I畫(huà)面相同位置的塊的DCT直流分量上。第40頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一步：把對(duì)應(yīng)的DCT直流分量直接相加。(7-9)第二步：在視頻流中找出每一塊(Block)中的DCT系數(shù)的VLC碼，解碼得到行程長(zhǎng)度和級(jí)別，由此可以計(jì)算出這些非零的DCT系數(shù)在Zig-Zag排序中的位置i和它的幅值。令為新的DCT系數(shù)。(7-10)第三步：重復(fù)上述過(guò)程，直到遇到數(shù)據(jù)塊結(jié)尾碼。第41頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-13嵌入水印后的畫(huà)面對(duì)比第42頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天在嵌入水印時(shí)，還應(yīng)當(dāng)加上一個(gè)漂移補(bǔ)償信號(hào)C(i)，此信號(hào)應(yīng)等于畫(huà)面添加水印前后的預(yù)測(cè)值之差。(7-12)加上這個(gè)漂移補(bǔ)償信號(hào)之后的不利因素是它增加了計(jì)算復(fù)雜度。一個(gè)完整的系統(tǒng)框圖如圖7-14所示。第43頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-14MPEG-2壓縮視頻嵌入水印方案第44頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

7.7.2基于參數(shù)替換的視頻水印技術(shù)

1.VLC修改算法在前面章節(jié)中我們介紹了修改最不重要位(LSB)的方法來(lái)嵌入水印，這種方法可以嵌入較多的水印信息，如果是對(duì)未壓縮過(guò)的視頻流，它的計(jì)算量非常小，但如果對(duì)壓縮過(guò)的視頻流，則要進(jìn)行全部解碼以后才能進(jìn)行水印嵌入，相應(yīng)的計(jì)算量就很大。第45頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

1)水印的嵌入假設(shè)要嵌入的水印序列為bj(j=0,1,2,…,l-1)包含l個(gè)比特，嵌入時(shí)，我們選擇視頻流中特定的VLC(可變長(zhǎng)碼字)，將它的最不重要位(LSB)用bj來(lái)替換。為了保證對(duì)VLC的修改不會(huì)改變視頻播放的速率并且不會(huì)引起可以察覺(jué)的失真，選擇可以相互置換的兩個(gè)VLC碼應(yīng)當(dāng)滿足以下三個(gè)條件：

(1)相同的行程長(zhǎng)度(Runlength)。

(2)級(jí)別(幅度)差值為1(Level)。

(3)相同的VLC碼長(zhǎng)。第46頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天根據(jù)MPEG-2編碼標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)每個(gè)DCT系數(shù)，都有相應(yīng)的VLC碼字與之對(duì)應(yīng)。一對(duì)符合上面要求的VLC碼被稱(chēng)為可標(biāo)記VLC碼對(duì)。表7-1列出部分可標(biāo)記VLC碼對(duì)。變長(zhǎng)碼中最后一位“s”是表示極性的符號(hào)：0表示正極性，1表示負(fù)極性。第47頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天表7-1可置換VLC碼對(duì)的例子第48頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天用LSB方法將水印比特序列bj嵌入到MPEG視頻流中的過(guò)程如下：掃描每一個(gè)宏塊中的VLC碼，如果找到一個(gè)可標(biāo)記VLC碼，解碼后得到幅度值，判斷幅度值的最不重要位：

(1)如果它的最不重要位(LSB)與水印比特bj不等，則用與之配對(duì)的VLC碼替換。

(2)如果它的最不重要位(LSB)與水印比特bj相等，則不作替換。

(3)重復(fù)以上兩步直到水印信息比特全部嵌入后結(jié)束。圖7-15給出了隱藏三個(gè)水印比特的示意圖。第49頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-15VLC水印舉例第50頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2)水印的提取水印提取的過(guò)程也很簡(jiǎn)單，與嵌入時(shí)一樣，掃描每個(gè)宏塊的VLC碼，若找到一個(gè)可標(biāo)記VLC碼，它的最不重要位(LSB)就代表當(dāng)前的水印信息bj，并記錄這個(gè)比特。依次做下去，直到找不到可標(biāo)記VLC碼時(shí)結(jié)束。第51頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-16視頻“綿羊”的八個(gè)畫(huà)面第52頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3)結(jié)果分析前面我們介紹了一種視頻水印方法，下面給出了這種算法的一個(gè)實(shí)例。在此例中，有一個(gè)長(zhǎng)10s、720×560像素的“綿羊”原始視頻序列，它包含了I畫(huà)面、B畫(huà)面、P畫(huà)面，共有12個(gè)圖片組，每秒播放25幀。這些畫(huà)面包含有平坦區(qū)域和紋理豐富的區(qū)域。圖7-16給出了這個(gè)序列的部分幀。第53頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天表7-2幀內(nèi)編碼畫(huà)面(I畫(huà)面)的測(cè)試參數(shù)第54頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天表7-3為在所有的I畫(huà)面、P畫(huà)面、B畫(huà)面中的結(jié)果參數(shù)，其中VLC碼總數(shù)包括所有的I畫(huà)面、P畫(huà)面和B畫(huà)面中的DCT系數(shù)編碼的VLC數(shù)目。由此可以看出，隱藏水印的最高速率為29kb/s。第55頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天表7-3所有畫(huà)面(I畫(huà)面、P畫(huà)面、B畫(huà)面)的試驗(yàn)參數(shù)第56頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-17嵌入水印后的對(duì)照結(jié)果第57頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

4)性能評(píng)價(jià)這種方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：方法本身計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快，易于實(shí)現(xiàn)；視頻信號(hào)里可編碼的數(shù)據(jù)量大，可以隱藏較多的信息，其最大速率為每秒視頻流中出現(xiàn)的可置換VLC碼的個(gè)數(shù)，并且這個(gè)速率是變化的，最高可以達(dá)到29kb/s；它還可以采用流加密方式分別對(duì)水印數(shù)據(jù)本身和嵌入過(guò)程進(jìn)行加密，其安全性完全依賴于密鑰；由于嵌入水印后對(duì)于一幅畫(huà)面的像素值改變很小，幾乎不需要作漂移補(bǔ)償。第58頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2.差分能量水印(DEW)算法

Langelaar等提出了一種基于有選擇地丟棄部分壓縮視頻畫(huà)面中的高頻DCT系數(shù)來(lái)嵌入水印的方法。在嵌入水印信息位以前，圖像中的8×8DCT塊的位置根據(jù)密鑰隨機(jī)地置亂，如圖7-18所示。第59頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7-18按8×8塊隨機(jī)置亂的I畫(huà)面DCT系數(shù)圖案

第60頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天為了易于確定視頻流中畫(huà)面的高頻能量，我們把DCT系數(shù)塊中量化的高頻分量記作S(c)，它是在Zig-Zag掃描后按頻率重排后DCT系數(shù)中序號(hào)大于c的元素集合，即

S(c)={i∈{0,63}|(i＞c)}(7-13)

承載區(qū)域A中的頻域中的高頻能量EA的定義如下(7-14)(7-16)(7-15)第61頁(yè),共67頁(yè)，2024年2月25日，星期天

1)嵌入水印過(guò)程水印信息位是按能量差分D編碼的。D＞0時(shí),信息比特位為0;D＜0時(shí)