抗几何和时间尺度攻击的视频水印算法研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xyjslzy
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数字水印技术就是将水印信息嵌入到数字媒体中,然后通过对它的检测(提取)来对数字媒体的使用情况进行跟踪,从而实现隐藏传输、存储、版权保护等功能,它已经成为多媒体版权认证和完整性保护的有效手段。目前,抗攻击能力是制约数字水印技术推广应用的主要因素。在实际应用环境中,空间(或几何)和时间尺度的失真攻击是使水印或水印检测失效的常见方法。为了抵抗几何、时间尺度的失真,本文提出了一种视频水印方案,并通过实验对所提出的视频水印方案的抗几何和时间攻击能力进行了验证。在抗几何攻击层面,通过对视频序列进行分帧处理,并将每帧视频分成8*8大小的块,逐块进行离散余弦变换(DCT变换),取出每块DCT变换后的中频系数。通过实验发现,尽管DCT变换中单个AC系数随几何的变化是没有规律可寻的,但在旋转,拉伸等几何变换下,每个AC系数的的能量将向其周围的系数转化。定义以下向量,其中f(p,m)是第p帧中的第m块的中频系数的绝度平均和,f(p,m)=sum from i=1 to 63 |dctAC(p,m,i)| (?)(p)=1/M sum from m=0 to M-1 f(p,m)(?)(p)是第p帧中的每块中频系数的平均值。通过统计数据发现几何旋转变换对(?)(p)的影响较小,而拉伸变换只是是(?)(p)曲线的均值发生变化,但这不影响去均值相关的水印检测效果。于是利用DCT变换域的这点重要的几何不变性,提出一种能够抵抗几何攻击的视频水印算法。该算法根据嵌入信息,使DCT的中频系数朝同一个方向改变;水印的检测根据相关性来检测结果。实验证明该算法能够抵抗高强度的几何攻击。抗几何算法虽然可以有效抵抗几何攻击,但无法抵抗时间同步攻击。原因是在帧插入、帧删除等攻击后,帧序号发生变化,导致检测器与之前嵌入器使用的视频子序列不相符。针对这一缺陷,提出一种基于Golay码的抗时间尺度攻击的视频水印算法。在水印信息编码层面,利用Golay码的纠错能力,现对水印信息进行Golay码编码,在用Golay码编码后的水印信息加如同步码;在水印信息扩频层面,用两个不相关的伪随机序列分别代表水印信息的0和1,从而达到扩频的目的;在水印信息嵌入层面,对视频帧进行分块DCT变换,利用HVS的特性,挑选出对视觉影响低块,根据编码后的水印信息嵌入对于的伪序列;根据相关性的公式提取出相关的水印信息,利用Golay码的纠错能力从可以恢复在纠错范围内的错误,从而抵抗帧的删除和插入的攻击,提高水印检测率。为了使水印同时具有抗几何攻击和抗时间尺度攻击,最后把这两种算法同时使用在视频水印中。在视频中的U向量中嵌入抗几何攻击的水印,在视频的Y向量中嵌入抗时间尺度攻击的水印。最后指出该算法还需要进一步的研究的方向。
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