H.264/AVC视频水印算法研究

【摘要】随着互联网和多媒体方面的飞速成长，数字多媒体技术的应用获得了巨大的成就，比如图象、音频、视频等。但信息的安全性、版权保护等方面的问题也愈来愈受到人们的重视。在数字多媒体中嵌入水印信息是解决信息完整性以及版权维护问题的主要手段之一。由于视频具有信息量大、实时性强，且视频编码方案多等特点，使得视频水印技术既是难点又是研究的重点。H.264/AVC是新一代视频压缩编码标准，具备网络适应性强、压缩比高、图象质量好等优点。本文依照H.264/AVC标准，在剖析当前已有的水印嵌入算法的基础上，充分使用I帧DCT变换量化系数，探讨基于H.264/AVC的水印嵌入算法的设计。本文主要研究工作和创新点如下：1．系统阐述了数字视频水印技术的基本概念、技术需求、典型应用和国内外研究近况，深入分析了H.264/AVC视频压缩标准的关键技术，如编解码器的结构、帧内预测、整数DCT变换与量化、熵编码等。在此基础上，重点介绍了几种基于H.264/AVC标准视频I帧的水印嵌入算法，对算法性能的优点以及缺点进行了分析。2．根据H.264/AVC视频编码标准和编解码器构造，提出了一种基于变换域的H.264/AVC视频鲁棒水印算法。该算法利用DCT量化系数中低频成分大小的统计特性，设定两个参数对4×4DCT块进行筛选，选取满足要求的DCT块中的第4、5、6个系数，通过改变其最大值最小值，将水印嵌入到I帧4×4DCT量化系数中。实验仿真结果表明，该算法在视频中嵌入水印后，视频码率变化较少，且该算法具有较好鲁棒性。3．结合H.264/AVC视频编码特点，提出一种利用结构特征可篡改定位的可逆脆弱水印算法。该算法选取Intra4×4模式编码宏块下的亚宏块作为嵌入对象，通过统计亚宏块中各4×4DCT子块非零系数个数，将非零系数个数最多的DCT子块作为嵌入块，利用嵌入块在宏块中的位置信息和该子块中最后一位非零量化系数之间的差值，通过LSB位的替换方法，将水印信息嵌入到该子块中所选的非零系数中。实验仿真表明，由于算法考虑了人眼识别特性，通过在亚宏块中选取活性最大的DCT子块中嵌入水印，减少了水印的可见性，同时算法能准确的定位篡改区域，以及较小的码率失真和较好的脆弱性。
【作者】吴昊；
【导师】唐向宏；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】可逆脆弱水印；篡改定位；H.264/AVC编码标准；DCT变换量化系数；鲁棒水印；

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