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MPEG-4视频数字水印技术的设计与实现(二)

2024/2/19 11:22:53发布21次查看
(2)视频水印嵌入方案二:水印嵌入在编码阶段的离散余弦变换(dct)的直流系数(dc)中(量化后、预测前)。此类方案的优点是:
·水印仅嵌入在dct系数中,不会增加视频流的数据比特率;
·易设计出抗多种攻击的水印;
·可通过自适应机制依据人的视觉特性进行调制,在得到较好的主观视觉质量的同时得到较强的抗攻击能力。
缺点是对于已压缩的视频,有一个部分解码、嵌入、再编码的过程。
(3)视频水印嵌入方案三:水印直接嵌入在mpeg-4压缩比特流中。优点是不需完全解码和再编码的过程,对整体视频信号的影响较小。缺点是:
·视频系统对视频压缩码率的约束将限制水印的嵌入量;
·水印的嵌入可能造成对视频解码系统中运动补偿环路的不良影响;
·该类算法设计具有一定的复杂度。
2 mpeg-4视频水印的实现
基于上述的各种方案,本文在方案二的基础上提出了一种针对mpeg-4视频编码系统的扩展频谱数字水印技术改进方案,将扩频调制后的水印信息嵌入到视频流ivop(intra video object plane)中色度dct直流系数的最低位。本方案不需要完全解码,大大减少了运算的复杂度,提高了实时性。同时由于水印嵌入在直流系数中,在保证视频效果不失真的前提下,水印具有很强的鲁棒性。
2.1 mpeg-4视频的特点
mpeg-4视频编解码基于vop(video object plane)。
从时间上看,vop分为内部vop(ivop)、前向因果预测vop(pvop)、双向非因果预测vop(bvop)、全景的灵影vop(svop)。ivop只用本身的信息进行编码;pvop利用过去的参考vop进行运动补偿的预测编码;bvop利用过去和将来的参考vop进行双向运动补偿的预测编码;svop一系列运动图像中的静止背景。因此ivop的图像信息较独立?熏最适合嵌入水印信息。
从空间上看,它由若干个大小为16×16的宏块(macro block)组成,每个宏块包括大小为8×8的6个子块。其中4个亮度子块y,1个色差子块u,1个色差子块v。ivop编码基本流程如图3所示。
为了不受量化过程的影响,本方案将水印嵌入在量化后的dct系数中,从而提高了水印生存的稳定性。在mpeg-4压缩算法中,dct系数的量化是关键,它直接影响视频的质量和码流控制算法。为此,mpeg-4提供了一个供参考的标准量化表。该表根据人类视觉模型(hvs)建立。考虑到人眼对高频信息损失的敏感度较低频损失小很多,因此通常把水印嵌入到中低频信息中,提高了水印信息的鲁棒性。另外, 根据人眼对亮度信息的变化比色度信息较敏感这一特性,为最大限度地保持视频质量,本方案将水印嵌入到色度?穴u子块?雪dct系数中。由于dct是目前多媒体视频压缩中被广泛采用的技术基础,因此基于dct的视频水印方案具有显著的优势。将水印信息嵌入到ivop色度量化后的dct直流系数中,不但无需引入额外的变换以获取视频的频谱分布,且水印信息不受dct系数量化带来的影响。
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