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近年来,随着计算机网络技术和数字多媒体技术的飞速发展,信息的获取与传输变得日益简单、方便。但随之而来的是数字产品由于其易于拷贝而成为非法侵权、盗版的对象。这给数字产品保护技术带来了新的发展机遇,同时也带来了挑战。与之应运而生的信息隐藏技术也已经很快发展起来,作为新一代的信息安全技术,已经在当代保密通信领域里起着越来越重要的作用,应用领域也日益广泛。
数字水印是信息隐藏技术的最重要的一个分支,也是目前国际学术界研究的一个前沿热门领域。它是近年来伴随着多媒体数宇产品的出现及其知识产权遭到严重侵犯而出现的。
视频水印技术是当前数字水印研究中的一个热点,2006年国家自然基金重点支持研究的方向。主要原因是随着大量数字视频产品如VCD、DVD的出现,以及网络视频服务的迅速发展,对视频数字产品版权保护的需求日益迫切。视频水印嵌入策略有三种不同的方案。第一种是将水印信息直接嵌入到编码压缩之前的原始视频图像序列中,然后再对含有水印信息的视频图像进行编码压缩。这种方案可以移植静态图像的水印嵌入算法,实现起来简单、方法较多,原则上适用于静态图像的所有算法都可以利用,但是存在一些不足之处,如嵌入水印的过程往往非常复杂,而且在随后的编码压缩中水印信息容易被破坏。第二种方案是在编码压缩时嵌入水印,这种方案的水印嵌入过程比较简单,但水印的嵌入和检测算法需要修改编码器和解码器,增加了算法的复杂度。第三种方案是在视频压缩码流当中嵌入水印,就是将视频水印信息嵌入到编码压缩后的视频码流上,该方案的最大优点是不需要完全解码和再编码过程,算法速度较快。
本文首先介绍了信息隐藏技术,包括信息隐藏技术的要求、分类及其应用;讲述了信息隐藏与数字水印和视频水印的关系:介绍了数字水印的研究背景和研究历史、主要应用领域及其分类,数字水印的要求、嵌入与检测方法。然后介绍了视频水印的研究现状,详细讲解了基于视频压缩格式的水印方案。其次讲解了本文实现视频捕捉和视频压缩的方法与过程。然后,本文在研究前人提出的视频水印理论基础上,结合MPEG编解码方案和人眼视觉特性,提出了一种在宏块的运动速度图中,以十字方式嵌入水印的新方法。其优点是,水印的嵌入不会影响I帧的图像质量。另外,由于每个图像组中B帧和P帧图像数量远远多于I帧的图像数量,因而运动矢量资源丰富,水印的嵌入量大。详细讲解了本文实现视频压缩水印嵌入和检测算法的具体过程,实验表明,本方法不但提高了水印的不可见性,而且增强了水印的稳健性。最后,总结了全文,介绍了本文的进一步设想,展望了视频水印的发展前景。