1、東北石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 論文題目： 基于Contourlet變換的視頻零水印研究 Thesis for the Master Degree in EngineeringThe Video Zero-watermark Algorithm Based on the Contourlet TransformCandidate: Bu GuanglongTutor: Chen XuesongSpecialty: Communication and Information System Date of oral examination: 1st June.2014University: Nor

2、theast Petroleum University學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人所呈交的學(xué)位論文是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人完全了解東北石油大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。東北石油大學(xué)有權(quán)將本

3、人的學(xué)位論文加入中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫和編入中國知識(shí)資源總庫。保密的學(xué)位論文在解密后適用本規(guī)定。學(xué)位論文作者簽名：論文指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)小組成員簽名：基于Contourlet變換的視頻零水印研究摘 要時(shí)至今日，科技信息時(shí)代已經(jīng)來臨，手機(jī)、電腦幾乎成為每個(gè)家庭的必需品。數(shù)字圖像、音頻、視頻乃至數(shù)據(jù)庫等文件越來越多的被制造、傳播、使用。但網(wǎng)絡(luò)多媒體的高速發(fā)展使得這些產(chǎn)品的版權(quán)問題面臨巨大危機(jī)。那么要如何保護(hù)文件的版權(quán)，如何才能限制非法拷貝隨意破壞保證其完整性呢？針對(duì)這一亟需解決的問題，應(yīng)運(yùn)而生的數(shù)字水印給人們帶來了曙光。近些年水印技術(shù)得到了廣大學(xué)者的關(guān)注，發(fā)展的

4、很快，也被運(yùn)用到越來越多的領(lǐng)域當(dāng)中。本文首先細(xì)致的介紹了數(shù)字水印的發(fā)展由來及其原理特性以及數(shù)字水印分類和通信模型。通過流程圖及示意圖直觀的給出了水印嵌入提取模型，并詳盡的解釋了視頻水印原理及分類，運(yùn)用流程圖及公式直觀地描述了視頻數(shù)字水印的模型及水印提取后的相關(guān)檢測(cè)方式。另外，還列舉了視頻數(shù)據(jù)面臨的主要攻擊手段及數(shù)字視頻水印的主要應(yīng)用領(lǐng)域，為后文的數(shù)字視頻水印算法奠定了理論基礎(chǔ)。其次，介紹了Contourlet變換的發(fā)展歷程，從其組成部分分別介紹Contourlet變換的原理，此外，對(duì)零水印的發(fā)展作了簡要的介紹。同時(shí)，本文提出了一種基于Contourlet變換的安全性視頻零水印算法，Contou

5、rlet變換已經(jīng)被譽(yù)為能“真正”捕捉二維信號(hào)中的幾何結(jié)構(gòu)的工具，本算法先對(duì)原始視頻中每幀圖像進(jìn)行Contourlet變換，然后取其低頻系數(shù)，將系數(shù)進(jìn)行篩選并運(yùn)算來構(gòu)建零水印，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本算法使得不可見性和魯棒性得到了較好的折中，能有效地抵抗MPEG壓縮以及其他常見視頻攻擊。最后，給出Contourlet變換的優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)零水印的模型作了簡要的介紹，同時(shí)本文提出一種Contourlet變換與生命游戲置亂相結(jié)合的視頻零水印，Contourlet被譽(yù)為處理二維信號(hào)的最優(yōu)解，本算法利用其優(yōu)勢(shì)對(duì)關(guān)鍵幀處理得到低頻系數(shù)，在經(jīng)過核心算法處理，最后結(jié)合生命游戲規(guī)則生成特征圖像，并運(yùn)用加密算法對(duì)水印

6、進(jìn)行預(yù)處理以加強(qiáng)安全性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本算法較好的折中了不可見性和魯棒性，并能有效的抵抗常見的幾何攻擊和視頻攻擊。關(guān)鍵詞：視頻水印，零水印，Contourlet變換The Video Zero-watermark Algorithm Based on the Contourlet TransformABSTRACTToday, the technology of the information age has arrived, cell phones, computers almost become the necessity in every family. Digital images, a

7、udio, video and other databases files are increasingly being manufactured, spread and used. But the rapid development of network multimedia makes the copyright issues of these products face a huge crisis. Then how to protect the copyright of files, how to restrict illegal copying and random destruct

8、ion to ensure the integrity of data? In response to this urgent problem, digital watermarking emerged to bring the dawn. Watermarking technology has been concerned by the majority of scholars in recent years, and develop quickly also be applied to more and more areas.Firstly, the paper gives a detai

9、led introduction to the history of development of the digital watermarking, its principle characteristics, its classification and communication model. The paper gives the watermark model, a detailed explanation of the principle of video watermarking and classification through flow diagram and schema

10、tic intuitively. A vivid description of the video digital watermarking detection mode and the relevant detection mode of watermark extraction are also propsed. In addition, it lists the main attacks of video data and application areas of digital video watermarking, and laid the theoretical foundatio

11、n for the later digital video watermarking algorithm.Secondly, the paper describes the development process of Contourlet transform. The principle of Contourlet transform is introduced from the components. In addition, the development of zero-watermark are briefly introduced, at the same time this pa

12、per proposes a video zero-watermark security algorithm based on the Contourlet transform, which has been hailed as the real tool to capture the geometric structure of the two-dimensional signal. The algorithm uses Contourlet transform to deal with each frame image of the original video, and selects

13、the low frequency coefficients to construct the zero-watermark. The experimental results show that the algorithm makes the imperceptibility and robustness have a good compromise and can resist MPEG compression and other common video attack effectively.Last, this paper gives the advantage of Contourl

14、et transform and its applications, the models of zero-watermark are briefly introduced, and this paper proposes a video zero-watermark algorithm based on the combine of Contourlet transform and the game of life scrambling, which has been known as the optimal solution of two-dimensional signal proces

15、sing. The algorithm uses the advantage of Contourlet to process the key frame and get the low-frequency coefficients, then combines the rules of the life game to generate feature image with core algorithm, and uses encryption algorithm to make pretreatment for watermark in order to enhance security.

16、 Experimental results show that the algorithm is a good compromise between invisibility and robustness, and can effectively resist the common geometric attacks and video attacks.Keywords: Video Watermark, Zero Watermark, Contourlet transform創(chuàng)新點(diǎn)摘要本文研究的內(nèi)容主要是針對(duì)視頻數(shù)字水印，拋開傳統(tǒng)的水印概念，引進(jìn)零水印的理論并結(jié)合Contourlet變換對(duì)圖

17、像處理的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用新的特征提取算法在Contourlet變換域視頻零水印原有算法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，創(chuàng)新點(diǎn)如下：1. 提出一種基于Contourlet變換的安全性視頻零水印算法，先將視頻分割，在不同鏡頭中以圖象熵最大者作為關(guān)鍵幀，對(duì)其進(jìn)行Contourlet變化取低頻系數(shù)，圖像的大部分信息存在于低頻中，相對(duì)魯棒性較高。對(duì)低頻系數(shù)矩陣分別求每行每列的和，取和最大的行和列做降冪排序，分別取前32個(gè)系數(shù)作行列坐標(biāo)，對(duì)其量化求余后轉(zhuǎn)化為二值序列，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)異或得二維特征圖像，將其與經(jīng)過二次加密的水印圖像作異或運(yùn)算之后進(jìn)行格雷編碼加密，將得到的秘鑰圖像注冊(cè)保存。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法對(duì)常見的視頻攻擊具有較強(qiáng)

18、的魯棒性。2. 提出一種Contourlet變換與生命游戲置亂相結(jié)合的視頻零水印，將分割后統(tǒng)一鏡頭中的關(guān)鍵幀和次關(guān)鍵幀進(jìn)行Contourlet變換，得到富含圖像大部分信息的低頻系數(shù)，將兩低頻系數(shù)矩陣分塊（大小3232）對(duì)應(yīng)塊進(jìn)行運(yùn)算，比較每塊的對(duì)應(yīng)元素相減絕對(duì)值在求和的最終結(jié)果，選擇和最大的兩塊對(duì)應(yīng)元素相減，若差值大于零，則特征圖像對(duì)應(yīng)元素值為1，反之為0。對(duì)構(gòu)建的特征圖像進(jìn)行固定次數(shù)的生命游戲置亂，置亂后圖像與經(jīng)過兩次加密的水印圖像進(jìn)行異或運(yùn)算得秘鑰圖像，將其保存于數(shù)據(jù)庫。根據(jù)實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果證明該算法可以有效抵抗常見的幾何攻擊和視頻攻擊，具有較強(qiáng)的魯棒性和不可見性。目 錄學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明I學(xué)

19、位論文使用授權(quán)聲明I摘 要IIABSTRACTIII創(chuàng)新點(diǎn)摘要IV緒 論1一、研究目的和意義1二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2三、論文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排3第一章 數(shù)字水印技術(shù)51.1數(shù)字水印技術(shù)概述51.1.1數(shù)字水印分類51.1.2數(shù)字水印特征61.1.3數(shù)字水印通信系統(tǒng)框架71.2數(shù)字視頻水印91.2.1數(shù)字視頻水印分類91.2.2數(shù)字視頻水印特征101.2.3數(shù)字視頻水印模型111.2.4數(shù)字視頻水印主要攻擊和應(yīng)用領(lǐng)域121.3本章小結(jié)14第二章 基于Contourlet變換的安全性視頻零水印152.1水印預(yù)處理152.1.1Arnold置亂152.1.2混沌加密152.2 Contourlet變換16

20、2.2.1Contourlet變換理論162.2.2拉普拉斯金字塔分解（LP）172.2.3方向?yàn)V波器172.3零水印202.4零水印算法構(gòu)建212.4.1關(guān)鍵幀選取212.4.2特征提取222.4.3格雷編碼222.5水印提取232.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析242.7本章小結(jié)26第三章 Contourlet變換與生命游戲置亂相結(jié)合的視頻零水印273.1水印預(yù)處理273.1.1Arnold置亂273.1.2混沌加密283.2 Contourlet對(duì)比小波及Contourlet應(yīng)用領(lǐng)域293.2.1Contourlet VS小波293.2.2Contourlet變換應(yīng)用領(lǐng)域313.3 零水印基本模型32

21、3.4零水印的構(gòu)建333.4.1關(guān)鍵幀選取333.4.2特征提取333.4.3生命游戲置亂343.5水印提取363.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析363.6.1幾何攻擊373.6.2視頻攻擊383.6.3算法優(yōu)勢(shì)393.7本章小結(jié)39結(jié) 論40參考文獻(xiàn)42發(fā)表文章目錄45致 謝46緒 論一、研究目的和意義作為信息隱藏技術(shù)的分支之一，數(shù)字水?。―igital Watermarking）的思想來源于古希臘的密寫術(shù)1。當(dāng)時(shí)重要的軍事情報(bào)被刻于木板之上，取石蠟將其填平，將軍收到木板后用火將石蠟融化，得到隱藏的密信。這里木板相當(dāng)于數(shù)字水印技術(shù)中的載體（圖像，音視頻等），密信相當(dāng)于提取出的能證明版權(quán)的水印信息，而用石蠟填

22、平就是現(xiàn)今廣大學(xué)者研究的水印算法。水印技術(shù)是近二十年國際信息安全領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)，1993年Caronni等人提出數(shù)字水印概念，當(dāng)時(shí)該技術(shù)被應(yīng)用于圖像，引起了國內(nèi)外學(xué)者以及各個(gè)領(lǐng)域的高度重視。經(jīng)過二十年的發(fā)展，數(shù)字水印技術(shù)已被成功運(yùn)用于圖像、音頻、視頻、數(shù)據(jù)庫等等數(shù)字媒體，具有光明的前景，因此逐漸成為重要的研究領(lǐng)域。數(shù)字水印是通過加密、置亂以及特殊的算法將能證明版權(quán)或者有意義的序列或者圖像等信息嵌入載體內(nèi)容中，但不能破壞原內(nèi)容的使用價(jià)值。在數(shù)字水印技術(shù)出現(xiàn)之前，信息安全領(lǐng)域主要運(yùn)用的技術(shù)是密碼技術(shù)，很多數(shù)字產(chǎn)品的保護(hù)是通過加密來完成的，這樣會(huì)使非法攻擊者在產(chǎn)品的整個(gè)傳輸過程中無法獲得其重要信息

23、，這樣就達(dá)到了版權(quán)保護(hù)的效果2。但對(duì)于非法篡改和拷貝等，密碼技術(shù)顯然無法對(duì)其進(jìn)行預(yù)防，由于加解密技術(shù)的限制，往往對(duì)解密后的載體數(shù)據(jù)不能提供保護(hù)功能，使用者可以隨意的對(duì)其進(jìn)行篡改、傳播或者拷貝。如果在傳播過程中，原始信息遭到篡改，那么合法用戶接收后也不能得到準(zhǔn)確的信息，這就要求一種新的技術(shù)可以對(duì)密碼技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充和替代。上文提到的信息隱藏技術(shù)恰恰解決了這一難題，信息隱藏思想是將保密的信息隱藏到一個(gè)不會(huì)引起攻擊者注意的載體信號(hào)中。數(shù)字水印正是這一學(xué)科的具有代表性的技術(shù)，將水印嵌入至音頻、圖像或視頻等產(chǎn)品中，以特定的算法提取水印信息作為法律證據(jù)以證明嵌入者的版權(quán)所有權(quán)，與此同時(shí)還可以通過水印的檢測(cè)來分

24、析載體信息是否完整，所以數(shù)字水印技術(shù)已成為版權(quán)保護(hù)及完整性認(rèn)證的有效手段。電腦手機(jī)的日益流行、移動(dòng)通信因特網(wǎng)等的普及，使得流媒體等業(yè)務(wù)正迅速的發(fā)展，如視頻分享、網(wǎng)絡(luò)電視、視頻點(diǎn)播等流媒體核心技術(shù)也在與時(shí)俱進(jìn)，我們可以想象得到，日后的網(wǎng)絡(luò)主流應(yīng)用中流媒體勢(shì)必會(huì)占有一席之地。帶有IP連接功能的手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品數(shù)量在持續(xù)增長，數(shù)字產(chǎn)品易復(fù)制的特性，這些都將導(dǎo)致視頻的盜版問題日益加重。很多在合法網(wǎng)站下載的視頻被非法利用，一些非法網(wǎng)站從倒賣視頻中謀取的利益甚至超過了購買原視頻所需的費(fèi)用，這巨大的誘惑使得很多非法攻擊者動(dòng)起了歪腦筋，嚴(yán)重?fù)p害了合法網(wǎng)站的利益3。美國版權(quán)保護(hù)組織曾經(jīng)作過這樣的調(diào)查，根

25、據(jù)數(shù)據(jù)顯示每年因視頻盜版而導(dǎo)致美國的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)380億美元。另外，數(shù)碼產(chǎn)品越來越發(fā)達(dá)，很多產(chǎn)品的像素非常高，因此備受消費(fèi)者青睞，他們喜歡利用自己的收集或者相機(jī)錄制視頻，很多人甚至通過微博，人人網(wǎng)或者各種視頻網(wǎng)站等平臺(tái)將自己的視頻上傳到網(wǎng)上與其他人分享。資源共享是互聯(lián)網(wǎng)的一大特性，視頻社區(qū)化也勢(shì)必會(huì)是今后視頻行業(yè)發(fā)展的走向。這也使得盜版這顆種子發(fā)起了萌芽，使得視頻原創(chuàng)者的所有權(quán)受到嚴(yán)重的損害。很多大公司因?yàn)榘鏅?quán)問題造成了巨大的損失，因此視頻的版權(quán)保護(hù)技術(shù)有助于視頻創(chuàng)作者的合法權(quán)益，可以維護(hù)視頻網(wǎng)站的正常運(yùn)作，更有利于視頻產(chǎn)業(yè)在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的健康發(fā)展。數(shù)字視頻水印真是保護(hù)版權(quán)的有效手段，其含義是將不

26、明顯的有意義信息嵌入數(shù)字視頻中去。根據(jù)提取出的水印信息可以證明版權(quán)所有人或者追蹤到是誰將視頻提供給盜版商的。而在網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的今天，視頻水印除了要具備水印的不可感知性之外還要有對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境具有一定的適應(yīng)能力，比如視頻點(diǎn)播的過程中，為了追蹤非法的拷貝用戶，需要快速的將用戶標(biāo)識(shí)信息及時(shí)間信息嵌入視頻4。在一個(gè)視頻管理網(wǎng)站中每天會(huì)有大量的視頻數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)上，為了提供版權(quán)保護(hù)功能，嵌入水印之后不能對(duì)網(wǎng)站的運(yùn)行帶來影響，且水印在經(jīng)過各種有意無意攻擊后，還應(yīng)該可以被正確的提取出來。那么該怎么保護(hù)數(shù)字視頻產(chǎn)品的版權(quán)維護(hù)合法這的權(quán)益呢，數(shù)字視頻水印給大家?guī)砹讼Ｍ?。二、國?nèi)外研究現(xiàn)狀上世紀(jì)90年代數(shù)字水印

27、概念的提出在學(xué)術(shù)界引起了軒然大波，也使工業(yè)界對(duì)其產(chǎn)生濃厚的興趣，漸漸在國際中相對(duì)活躍的研究領(lǐng)域中占有一席之地，起初是美國Muzac公司首先將標(biāo)識(shí)符號(hào)嵌入其藝術(shù)品內(nèi)，用以證明該公司的所有權(quán)。隨著“A digital watermark”（第一篇關(guān)于水印的文章）發(fā)表之后，數(shù)字水印正式被提出并迅速得到人們的關(guān)注和空前的發(fā)展，由于數(shù)字水印在信息隱藏、信息安全等領(lǐng)域的重要作用，世界各國的科研機(jī)構(gòu)、重要學(xué)府以及大型商業(yè)公司紛紛參與或投資關(guān)于水印技術(shù)的研究：參與這方面研究的機(jī)構(gòu)主要有以下一些，像美國的機(jī)構(gòu)有版權(quán)工作組、微軟公司、海陸空研究實(shí)驗(yàn)室、朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室、財(cái)政部等，德國有國家信息技術(shù)研究中心、麻省理工

28、、劍橋大學(xué)等，還有日本的通信信息研究中心、NTT信息研究中心以及歐洲電信聯(lián)盟等等。當(dāng)時(shí)唯一一個(gè)擁有水印制作專利的是Digimarc公司，他們將水印技術(shù)應(yīng)用于photoshop4.0以及CoreDraw7.0之中，只是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制水印魯棒性不是那么強(qiáng)，在1997年1月，Digimarc公司推出一款軟件，該軟件具有獨(dú)立檢測(cè)水印的功能，雖然只能檢測(cè)圖像中是否有水印的存在，效果不太理想，但確是水印技術(shù)的一大突破。90年代初期，日本與英國對(duì)數(shù)字水印技術(shù)也給予了高度的關(guān)注并進(jìn)行大量研究，雖無產(chǎn)品推出但對(duì)于水印技術(shù)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。而當(dāng)今國際學(xué)術(shù)界很多有權(quán)威的國際會(huì)議及期刊也推出數(shù)字水印專題，這表

29、明水印技術(shù)已經(jīng)在國際學(xué)術(shù)領(lǐng)域占有一席之地了。數(shù)字水印概念提出后在我國也引起了反響，水印技術(shù)雖然在國內(nèi)起步較晚但成績輝煌，諸如清華大學(xué)、北京郵電、哈爾濱工業(yè)、中山等大學(xué)及國家信息安全實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)先后開展了數(shù)字水印方向的課題。1999年12月，中國第一屆信息隱藏學(xué)術(shù)研討會(huì)在周忠義、何德全等院士以及全國相關(guān)高校的組織下成功召開，現(xiàn)如今該會(huì)已經(jīng)成功召開了十一屆了，這對(duì)我國水印領(lǐng)域的發(fā)展無疑具有巨大的推動(dòng)作用。雖然數(shù)字水印技術(shù)在我國的發(fā)展還處于初期階段，但在國內(nèi)創(chuàng)辦了一些從事于水印技術(shù)的研究與應(yīng)用的公司，這為我國數(shù)字水印研究從理論層面向商業(yè)使用化轉(zhuǎn)變奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使得水印技術(shù)研究的道路能越走越遠(yuǎn)，也

30、為信息安全領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)5。起初大家都把注意力放在圖像水印上，隨著科技的發(fā)展視頻數(shù)據(jù)被越來越多的應(yīng)用，隨之而來的便是視頻版權(quán)保護(hù)的問題。很多機(jī)構(gòu)已在視頻水印方面取得了較好的成績，比如德國愛立信、因特爾等公司，又如普林斯頓的NEC研究機(jī)構(gòu)等。他們的研究主要以視頻對(duì)象的屬性、視頻內(nèi)容或者變換域以及視頻壓縮等方面為主，面對(duì)主要有壓縮編碼、視頻幀置亂重組、幀丟失等特殊攻擊及常見的幾何攻擊等攻擊時(shí)的魯棒性也是重點(diǎn)的考慮因素。但這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，除此之外還有很多工作需要研究6，比如：（1）吸納信息論、通信理論、對(duì)策論及密碼學(xué)理論等不同的學(xué)科，將其與數(shù)字視頻水印技術(shù)結(jié)合，使得水印理論體系得以完善。（2）對(duì)現(xiàn)今

31、的水印算法進(jìn)行分析總結(jié)，根據(jù)不同環(huán)境的要求引進(jìn)其他相關(guān)學(xué)科（比如信號(hào)處理、通信理論、非線性理論等）來設(shè)計(jì)數(shù)字視頻水印的新算法。（3）物競天擇適者生存，所以有沒有實(shí)用價(jià)值是事物能否發(fā)展下去的重要因素，另一個(gè)工作就是要將視頻水印實(shí)用化。針對(duì)這一點(diǎn)，在設(shè)計(jì)水印方案時(shí)要考慮實(shí)際中的應(yīng)用需求，如DVD控制、視頻防偽認(rèn)證、防盜追蹤等。另外發(fā)展才是硬道理，視頻水印技術(shù)也要與時(shí)俱進(jìn)，根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)中廣為傳播的數(shù)據(jù)類型及屬性設(shè)計(jì)水印系統(tǒng)，如彩色影片、三維動(dòng)畫、3D及4D影片等。（4）無規(guī)矩不成方圓，視頻水印既然具有這么重要的作用，那么其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)必然是重要的。水印性能的好壞一定要經(jīng)過測(cè)試才能得出結(jié)論，所以在發(fā)布水印算

32、法之前要對(duì)其進(jìn)行大量的檢測(cè)，若檢測(cè)結(jié)果不理想，則要對(duì)算法進(jìn)行修整。此外，視頻水印的算法必須要與國際視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)相兼容。三、論文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排本文主要研究數(shù)字視頻水印的算法，改變傳統(tǒng)水印的觀念，在細(xì)致了解了數(shù)字水印及視頻水印的發(fā)展及原理的基礎(chǔ)上，采用零水印理論并結(jié)合Contourlet變換設(shè)計(jì)水印算法，最終提出兩種基于Contourlet變換的視頻零水印算法，仿真結(jié)果表明算法的魯棒性較強(qiáng)。本文一共分為三章，章節(jié)內(nèi)容安排如下：第一章：對(duì)于數(shù)字水印的由來、發(fā)展、原理特性以及分類和通信模型作了細(xì)致的介紹，通過圖表等解釋了數(shù)字水印。對(duì)于視頻水印給出了詳盡的定義、分類、特性以及主要應(yīng)用領(lǐng)域，為后文的研究奠

33、定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。第二章：在這章中講解了置亂與加密技術(shù)的原理，較為詳盡的闡述了Contourlet變換的原理以及發(fā)展歷程，之后又對(duì)零水印的理念及其發(fā)展做了詳盡的介紹，同時(shí)提出了一種基于Contourlet變換的混沌加密與格雷編碼結(jié)合的視頻零水印算法，Contourlet變換已經(jīng)被譽(yù)為能“真正”捕捉二維信號(hào)中的幾何結(jié)構(gòu)的工具，本文先對(duì)原始視頻中每幀圖像進(jìn)行Contourlet變換，然后取其低頻系數(shù)，將系數(shù)進(jìn)行篩選并運(yùn)算來構(gòu)建零水印，之后做了一系列的視頻攻擊實(shí)驗(yàn)，并給出攻擊后提取出的水印以及與原始水印的相似度作為判斷魯棒性的依據(jù)。第三章：這一章開始細(xì)致講解了水印預(yù)處理的置亂和加密過程，然后充分說

34、明了Contourlet變換的優(yōu)勢(shì)以及其主要應(yīng)用的領(lǐng)域，并通過流程圖展示了零水印的一般模型。而后提出一種Contourlet變換與生命游戲置亂相結(jié)合的視頻零水印，Contourlet被譽(yù)為處理二維信號(hào)的最優(yōu)解，本算法利用其優(yōu)勢(shì)對(duì)關(guān)鍵幀處理得到低頻系數(shù)，在經(jīng)過核心算法處理，最后結(jié)合生命游戲規(guī)則生成特征圖像，并運(yùn)用加密算法對(duì)水印進(jìn)行預(yù)處理以加強(qiáng)安全性。之后對(duì)原始數(shù)據(jù)做了幾何及視頻兩種攻擊，并給出了仿真結(jié)果。第一章 數(shù)字水印技術(shù)高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)使得人們可以更加方便的下載、拷貝各種數(shù)字產(chǎn)品，同時(shí)也帶來了非常明顯的副作用，即版權(quán)保護(hù)的問題。非法攻擊者在下載數(shù)字產(chǎn)品之后可以對(duì)其進(jìn)行肆意的修改及傳播甚至偽造

35、版權(quán)信息，不過既然有問題出現(xiàn)就會(huì)有對(duì)應(yīng)的解決辦法，已有很多手段可以保證數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)安全，其中數(shù)字水印是一種有效的方式，水印的思想是利用數(shù)字產(chǎn)品的冗余，同時(shí)采用加密及信號(hào)處理等手段，在不影響原始載體使用價(jià)值的前提下，在其中嵌入可識(shí)別的版權(quán)信息。目前水印技術(shù)已經(jīng)取得了較好的研究成果，同時(shí)也被運(yùn)用于很多其他領(lǐng)域當(dāng)中。1.1數(shù)字水印技術(shù)概述1.1.1數(shù)字水印分類經(jīng)過大量的文獻(xiàn)閱讀以及歸納總結(jié)，筆者得出比較全面的數(shù)字水印分類：（1）按水印嵌入位置區(qū)分空域水印是指將水印信息直接嵌入原始載體里，常見的方法有將水印嵌入到圖像的最低有效位或者亮度分量等7。這類水印計(jì)算量比較小，相對(duì)簡單一些，嵌入信息量也較大，

36、但魯棒性較差，輕易的攻擊就可能使水印失去價(jià)值。變換域水印指事先對(duì)載體進(jìn)行某種變換，將其轉(zhuǎn)化為變換域再將水印信息嵌入其中。常見的變換方法有離散傅里葉8、離散余弦9、小波10-11以及近些年興起的Contourlet等變換。這類水印缺點(diǎn)是計(jì)算量大，不過隨著計(jì)算機(jī)以及軟件平臺(tái)性能的提升，在當(dāng)今環(huán)境計(jì)算量已不是問題了。其優(yōu)點(diǎn)是抗攻擊性能非常強(qiáng)，魯棒性得到了良好的保障12。（2）按水印特性區(qū)分13魯棒水印指水印嵌入載體后要有能抵抗各種攻擊的能力，并能成功的提取出來。這類水印主要用于版權(quán)或所有權(quán)的認(rèn)證，魯棒性現(xiàn)已成為各類水印的基本性能要求。脆弱水印指當(dāng)載體收到輕微的攻擊時(shí)，水印就已經(jīng)不能完全正確的被提取。

37、這類水印主要用于檢測(cè)載體是否被惡意攻擊或者恢復(fù)被攻擊而發(fā)生改動(dòng)的區(qū)域。半脆弱水印指水印嵌入載體后允許無意的攻擊（如模糊處理、高斯濾波、壓縮等），但卻不允許有意的幾何攻擊（如剪切、旋轉(zhuǎn)、刪除等）。此類水印是魯棒水印和脆弱水印的結(jié)合，具有兩種水印的特點(diǎn)，既能用于完整性檢測(cè)又能用于版權(quán)保護(hù)。但這類水印對(duì)技術(shù)的要求比較高，要做到在忽視不可見攻擊的同時(shí)，又要確保水印對(duì)有意攻擊的魯棒性，目前還是水印領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)。 （3）按水印檢測(cè)區(qū)分非盲水印指在提取或重構(gòu)水印時(shí)需要密鑰和原始水印，同時(shí)還需要原始載體數(shù)據(jù)，這類水印有很大的局限性和不安全因素。半盲水印指提取水印的過程需要密鑰和原始水印，這類水印雖然比非盲水

38、印有很大的進(jìn)步，但還是被歷史所淘汰。盲水印指提取或重構(gòu)水印的過程中不需要原始的載體和水印信息，只要有密鑰就能成功的提取水印。這類水印使得保密性得到提高又降低了嵌入提取水印時(shí)的成本，是現(xiàn)今水印領(lǐng)域的主要研究方向。（4）按水印內(nèi)容區(qū)分有意義水印指嵌入載體的水印是有意義的音頻序列或者可辨識(shí)的圖像14。無意義水印指可以統(tǒng)計(jì)的一維序列或者單純的序列號(hào)。（5）按可見性區(qū)分可見水印是指能夠在載體圖像上看到的水?。ū热珉娨暸_(tái)臺(tái)標(biāo)）15。這類水印就像是插入或者覆蓋在原圖像表面一樣，但為了確保圖像的完整性，可見水印一般很難被清除掉。不可見水印是嵌入在圖像、音視頻等載體中，表面看不出是否存在水印。而當(dāng)版權(quán)出現(xiàn)糾紛時(shí)

39、，版權(quán)所有人能從中提取有效水印證明其所有權(quán)，是當(dāng)今水印的主要研究對(duì)象。（6）按載體區(qū)分，水印可分為二維圖像水印、一維音頻水印、三維視頻水印、數(shù)據(jù)庫水印以及文本水印等。 （7）按水印用途區(qū)分，可將水印分為防偽、防拷貝、隱藏標(biāo)識(shí)、篡改估計(jì)等水印。1.1.2 數(shù)字水印特征數(shù)字水印作為一個(gè)新興學(xué)科躋身于學(xué)術(shù)舞臺(tái)上必有其可取之處，越是被大眾接受并投身研究的技術(shù)越要有自己的特性來要求自己。經(jīng)過大量文獻(xiàn)的閱讀整理，筆者得出數(shù)字水印要滿足以下幾個(gè)性能的基本要求。（1）不可感知性不可感知性指水印嵌入圖像、音頻或者視頻等載體中時(shí)不能被察覺出來。大家都知道在原始信號(hào)中嵌入水印勢(shì)必會(huì)對(duì)原數(shù)據(jù)造成一定量的損害，所以就要

40、借助人類視覺系統(tǒng)和聽覺系統(tǒng)的局限性來進(jìn)行主觀判別，從而達(dá)到不可感知。（2）水印容量水印容量指在同一載體中或者一定時(shí)間內(nèi)嵌入水印的容量一般以比特為單位16。水印容量針對(duì)不同載體表現(xiàn)不同，對(duì)圖像而言表示一幀圖像中水印的比特，對(duì)音頻則表示一秒鐘內(nèi)水印的比特。（3）魯棒性魯棒性指帶有水印的載體信號(hào)經(jīng)過有意或無意的攻擊之后，水印的生存能力，在不同環(huán)境中對(duì)水印魯棒性強(qiáng)弱的要求也不一樣。在版權(quán)保護(hù)或者所有權(quán)紛爭的情況下對(duì)水印魯棒性要求比較高，這是由于攻擊者會(huì)用盡各種手段去破壞原有水印信息或者偽造證明自己版權(quán)的偽水印，從而使載體數(shù)據(jù)失去原有使用價(jià)值。（4）無法統(tǒng)計(jì)性很多攻擊者可以對(duì)水印圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而得出圖

41、像中是否有水印信息的存在，并對(duì)其進(jìn)行破壞，而數(shù)字水印所具有的無法統(tǒng)計(jì)性就要求水印不能被攻擊者得到其信息17。在密碼學(xué)中，對(duì)這一特性要求比較重要，但在一些特定的場(chǎng)合，其對(duì)水印要求也是必要的。（5）安全性在起初的時(shí)候水印的安全指攻擊者通過各種攻擊手段也不能使水印失去效用，比如在沒經(jīng)過授權(quán)的情況下，攻擊者不能自行檢測(cè)閱讀水印更加不能篡改水印?，F(xiàn)如今對(duì)水印的安全策略中唯一有效的是數(shù)據(jù)通信中的加密技術(shù)，這種技術(shù)是基于密鑰的基礎(chǔ)之上，被廣大學(xué)者所認(rèn)可。但即使攻擊者在不知道密鑰的情況下也能通過各種惡意攻擊而導(dǎo)致水印不能正確的被重構(gòu)。這就使得安全性只能保證第三方不能成功的檢測(cè)和提取水印，但在保證載體使用價(jià)值的

42、情況下，攻擊者還是可以破壞掉原有水印，故水印的安全性與魯棒性并不是一個(gè)意思。（6）盲檢測(cè)性盲檢測(cè)性指在水印檢測(cè)和提取時(shí)不需借助原始載體數(shù)據(jù)就能成功提取水印。若利用部分原始數(shù)據(jù)才能成功提取水印，為半盲檢測(cè)。為了數(shù)據(jù)的安全性，密鑰和原始載體均盡量不要交給第三方保管以免泄漏。綜合以上特性筆者認(rèn)為，作為隱性水印來說首要條件就是要滿足不可感知性，而魯棒性取決于不同場(chǎng)合的不同攻擊。所以在嵌入水印之前應(yīng)先分析特定環(huán)境中不同攻擊給水印帶來的影響，這樣才能更好的使上述特性得到良好的折中，尤其是不可感知性，水印容量和魯棒性之間，三者的關(guān)系如圖1.1所示。不可感知性魯棒性水印容量圖1.1 不可感知、水印容量、魯棒性

43、關(guān)系1.1.3 數(shù)字水印通信系統(tǒng)框架數(shù)字水印系統(tǒng)有可以看做是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的通信系統(tǒng)，主要分為水印處理、水印嵌入、水印提取、水印重建四部分18。（1）水印處理框架圖1.2表示水印處理的一般框架，由圖可見原始信息經(jīng)過特定的生成算法生成水印，但為安全起見，還需進(jìn)行加密置亂等操作。水印處理過程中原始信息、密鑰以及待嵌入水印是該部分的重要成員19。原始信息水印生成算法水印加密置亂算法待嵌入水印秘鑰秘鑰圖1.2水印處理模型（2）水印嵌入框架圖1.3所展示的是水印嵌入過程的通用框架，經(jīng)過預(yù)處理的待嵌入水印由特定的算法嵌入經(jīng)過處理的載體數(shù)據(jù)中，得到帶有水印的數(shù)據(jù)供客戶使用。但在此嵌入過程中，為了防止水印信

44、息泄漏或者被損壞，需要使用密鑰以確保水印的安全。載體數(shù)據(jù)嵌入算法帶水印數(shù)據(jù)秘鑰待嵌入水印處理或變換圖1.3水印嵌入模型（3）水印提取框架圖1.4描述的是水印的提取過程，對(duì)經(jīng)過信道傳輸以及各種攻擊之后的帶水印數(shù)據(jù)進(jìn)行與嵌入時(shí)相對(duì)應(yīng)的處理，并利用特定的提取算法將水印提取出來等待后續(xù)的處理，不過在提取過程中必不可少的就是密鑰了。在水印提取的時(shí)候一定要借助水印嵌入是產(chǎn)生的秘鑰，否則水印不能被成功地提取出來。帶水印數(shù)據(jù)處理或變換提取算法秘鑰待重建水印圖1.4水印提取模型（4）水印重建框架圖1.5給出的是水印重建過程，待重建水印在有密鑰的前提下經(jīng)過一定的解密算法可正確重建水印信息，再稍加整理就能讀取水印所

45、包含的信息。待重建水印解密算法水印信息秘鑰圖1.5水印重建模型綜合以上描述，圖1.6以圖像水印為例展示了水印嵌入提取的全過程，該過程可以看做是一個(gè)通信系統(tǒng)，與通信原理有很多相似之處，由此可見多學(xué)科之間并無無法越過的鴻溝，反而可以相互引用共同發(fā)展。加密編碼嵌入水印載體圖像信道攻擊解碼水印檢測(cè)還原圖像解密水印HVS感知圖像秘鑰秘鑰秘鑰秘鑰圖1.6圖像水印完整模型1.2數(shù)字視頻水印數(shù)字視頻水印是將信號(hào)嵌入在視頻中，能實(shí)現(xiàn)版權(quán)認(rèn)證，并保證視頻的完整及合法性。但壓縮標(biāo)準(zhǔn)及視頻編解碼技術(shù)的公開化給視頻水印技術(shù)造成了空前的壓力，使得水印加密、嵌入、提取方案變得越來越復(fù)雜，故此像密碼學(xué)、信息論、編解碼、擴(kuò)頻通

46、信乃至信號(hào)處理等學(xué)科紛紛被引入視頻水印當(dāng)中20-21。水印檢測(cè)提取算法應(yīng)與水印嵌入算法相對(duì)應(yīng)，傳輸過程中要能防止各類攻擊，評(píng)價(jià)水印效果一般通過攻擊實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證水印的各個(gè)特性22。1.2.1 數(shù)字視頻水印分類對(duì)于視頻水印的分類，眾說紛紜沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，筆者根據(jù)大量文獻(xiàn)歸納總結(jié)得出，視頻水印可大致作如下分類23-27：(1)根據(jù)載體類型區(qū)分視頻水印可做如下分類：原始視頻水?。ǚ菈嚎s域視頻水?。?，這種水印是指在在視頻的原始碼流中直接嵌入水印，然后進(jìn)行視頻MPEG壓縮編碼，提取水印時(shí)要先對(duì)壓縮碼流作解碼，才能繼續(xù)進(jìn)行水印檢測(cè)。這類水印按照嵌入域的不同還可以分為時(shí)域和變換域的算法28。時(shí)域算法主要集中在替換

47、原載體數(shù)據(jù)中的最低有效位或者將水印信息嵌入到圖像的顏色或亮度分量上。變換域算法指在嵌入水印之前先將載體信號(hào)進(jìn)行某種變換，在變換域嵌入水印，再進(jìn)行逆變換得到帶水印的載體29。典型的變換有離散傅里葉、離散余弦、小波、Contourlet變換等?，F(xiàn)如今變換域圖像、音頻水印技術(shù)已發(fā)展的比較完善了，這是由于變換域算法的諸多優(yōu)勢(shì)：a.變換域中嵌入的水印經(jīng)過逆變換后，其能量會(huì)分布到載體的全部像素點(diǎn)上，這使得只改變部分像素的弱幾何攻擊對(duì)頻域系數(shù)改動(dòng)偏??；b.變換域中人類感知系統(tǒng)掩蔽特性更明顯，更容易與編碼過程相結(jié)合，使得水印魯棒性得到提高。c.變換域的水印嵌入算法與大多國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)相兼容，有助于效率的提高。編

48、碼域水印是指在MPEG編碼器中實(shí)現(xiàn)水印嵌入的，常見的方法是調(diào)制離散余弦變換后的系數(shù)，這種水印不會(huì)對(duì)視頻流的數(shù)據(jù)比特率造成影響，同時(shí)又能抵抗多種攻擊，再通過自適應(yīng)系統(tǒng)及人眼視覺特性來進(jìn)行調(diào)制，使得主觀的視覺效果和抗攻擊能力得到良好折中。壓縮域水印是在壓縮編碼之后的視頻流中直接嵌入水印信息，無需再編碼，也不需完全解碼。該水印不會(huì)對(duì)視頻質(zhì)量造成任何傷害，而且計(jì)算起來也不會(huì)太復(fù)雜。與此同時(shí)水印不可感知性與壓縮視頻的小數(shù)據(jù)量限制了水印容量，又對(duì)魯棒性要求很高，水印嵌入過程中也會(huì)給運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)路帶來一定的影響。(2)根據(jù)密鑰區(qū)分，嵌入水印和提取水印要用相同密鑰完成則稱之為對(duì)稱水印，反之為非對(duì)稱水印。(3)根

49、據(jù)水印特性區(qū)分，對(duì)載體信號(hào)作輕微的攻擊就會(huì)失效的水印是脆弱性水印，一般用于提示載體是否受到攻擊或者遭到篡改。受到各種攻擊后仍然能正確提取出來的水印是魯棒性水印，視頻水印主要研究的是這類水印。(4)根據(jù)提取和嵌入水印時(shí)是否需原始載體數(shù)據(jù)區(qū)分，不需要原來宿主信號(hào)的水印稱之為盲水印，反之為非盲水印。視頻信號(hào)是大數(shù)據(jù)量的載體，如果提取水印時(shí)需要原始視頻會(huì)很不方便，所以視頻水印一般都采用盲水印算法。(5)根據(jù)水印是否可逆區(qū)分，視頻水印又分為可逆水印和不可逆水印30。1.2.2 數(shù)字視頻水印特征視頻本就是由一幀幀連續(xù)的圖像組成，所以將圖像水印的思想運(yùn)用到視頻水印中是一種自然而然的思路，而廣大學(xué)者也證明視頻

50、水印確實(shí)包括圖像水印的所有特性，很多算法也是由圖像水印推廣而來。但視頻是連續(xù)播放的，同一鏡頭中的圖像相似度又非常高，還包括編碼的過程，所以區(qū)別于圖像水印，視頻水印也有著自身的特性，綜合圖像與視頻水印的特性將其歸納為以下幾點(diǎn)31-33：（1）不可感知性：在水印嵌入前后要求視頻質(zhì)量不能出現(xiàn)明顯的改變，不能因?yàn)樗〉拇嬖诙绊懙较M(fèi)者的視覺享受，從而使視頻失去原有的商用價(jià)值。（2）魯棒性：視頻的傳播過程就像一個(gè)特殊的通信系統(tǒng)一樣，除了會(huì)受到類似信道中噪聲一樣的無意攻擊（如信號(hào)增強(qiáng)、濾波、剪切、抖動(dòng)、視頻壓縮、幀編輯以及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等編碼過程等等）之外，還會(huì)受到有意的攻擊（比如對(duì)密鑰的攻擊、共謀攻擊

51、、幀同步、幀交換、幀刪除等等）。這就要求水印在經(jīng)過這些攻擊之后仍然要有一定的保真度和存活能力，因此勢(shì)必要做到視頻在水印在、視頻亡水印也要盡量在。（3）安全性：視頻水印要求非授權(quán)人員不能對(duì)水印進(jìn)行檢測(cè)或者刪除，在沒有密鑰和確定參數(shù)的情況下，即使通曉水印的嵌入提取算法，也不能對(duì)水印進(jìn)行刪除或者修改。（4）可恢復(fù)性：在經(jīng)過各類有意無意攻擊以及編碼或變換之后，要求水印仍然可以被恢復(fù)。（5）計(jì)算復(fù)雜度：這一特性的宗旨是為了確保水印的實(shí)時(shí)性，同時(shí)使得可操作性得到加強(qiáng)。計(jì)算的復(fù)雜程度越低，水印具有越強(qiáng)的實(shí)用性，但前提是滿足水印的穩(wěn)健性要求。（6）運(yùn)算量：水印的特性要求其運(yùn)算量應(yīng)盡量小，而視頻數(shù)據(jù)量過大，同時(shí)

52、幀內(nèi)幀間信息冗余較大使得視頻水印的嵌入和提取算法要能快速完成，那么如何才能使得魯棒性和運(yùn)算速度相折中一直是廣大學(xué)者的研究熱點(diǎn)。（7）盲水印：為了保密性和減輕負(fù)擔(dān)，檢測(cè)重構(gòu)水印時(shí)不可能使用原始載體數(shù)據(jù)和水印數(shù)據(jù)，視頻數(shù)據(jù)量非常大，原始水印儲(chǔ)存容易泄密，所以盲水印是視頻水印不可或缺的特性。（8）同步檢測(cè)：正確的同步檢測(cè)機(jī)制是確保水印有效提取的重要保障。設(shè)計(jì)水印算法需考慮同步檢測(cè)、丟失檢測(cè)及再同步機(jī)制能否滿足視頻水印的要求。（9）隨機(jī)檢測(cè)：從視頻的任意隨機(jī)位置入手，在若干幀或時(shí)間內(nèi)要能檢測(cè)出水印的存在。（10）與視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合：視頻信號(hào)往往要經(jīng)歷壓縮編碼之后才在網(wǎng)上傳播，這就要求視頻水印算法要能與

53、國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合。（11）視頻速率的恒定性34：因?yàn)閭鬏斝诺缼捠怯邢拗频?，水印嵌入后不能使原來的視頻比特流速率有增加，若播放速率因?yàn)樗〉拇嬖诙淖兞瞬シ潘俾?，解碼后的音視頻會(huì)出現(xiàn)不同步，也就是聲音提前或者延后的現(xiàn)象而導(dǎo)致失真。（12）低虛警率35：若從未添加水印的視頻中檢測(cè)出水印，對(duì)于版權(quán)保護(hù)水印這是很可怕的事情，所以低虛警率也是視頻水印的一大特性。1.2.3 數(shù)字視頻水印模型由于像對(duì)稱論、信息論、通信理論等都紛紛融入視頻水印系統(tǒng)中，所以關(guān)于視頻水印模型說法眾說紛紜，研究水印算法的前提就是要充分了解其模型原理，下面圖1.7給出視頻水印的基礎(chǔ)模型36。大致上可分為水印的嵌入和提取兩部分，但

54、在嵌入水印之前要根據(jù)水印生成算法對(duì)水印信息進(jìn)行處理才能往視頻信息里嵌入，而視頻流也要進(jìn)行編碼處理之后才能再進(jìn)行傳播，當(dāng)然嵌入時(shí)必不可少的要用密鑰進(jìn)行加密，有些復(fù)雜算法甚至用幾個(gè)密鑰以加強(qiáng)水印的安全性。水印視頻數(shù)據(jù)流編碼器含水印視頻信道攻擊后視頻解碼器視頻數(shù)據(jù)流水印秘鑰秘鑰攻擊NC圖1.7視頻水印模型在數(shù)學(xué)科學(xué)中用相關(guān)系數(shù)來確定兩信號(hào)的相似度，圖像領(lǐng)域中采用歸一化相關(guān)系數(shù)判斷圖像的相似程度，若無攻擊的情況下視頻水印前后得到的水印信號(hào)應(yīng)是相同的，因此可用NC值來判定提取出來的水印與原始水印之間的相關(guān)性，其定義如式（1-1）所示， （1-1）式中：與分別為嵌入和提取得到的水印，則表示水印的容量。1.

55、2.4 數(shù)字視頻水印主要攻擊和應(yīng)用領(lǐng)域一、主要攻擊視頻水印主要面對(duì)的攻擊包括圖像水印的攻擊，但是區(qū)別于圖像也有自己獨(dú)有的攻擊，可以將其分為無意攻擊和有意攻擊：無意的攻擊：對(duì)原視頻信號(hào)要經(jīng)過處理才能進(jìn)行傳輸，處理過程中不可避免的會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生一些攻擊。比如MPEG-1/2/4等壓縮編碼對(duì)視頻進(jìn)行壓縮；不同格式視頻之間相互轉(zhuǎn)化帶來的分辨率、幀變化速率的改變；模數(shù)及數(shù)模之間的轉(zhuǎn)換也會(huì)給視頻帶來一定的影響，可能導(dǎo)致噪聲干擾、低通濾波、亮度或?qū)Ρ榷任⒄{(diào)以及幾何失真等。有意攻擊：這是一些有目的、有準(zhǔn)備、有預(yù)謀的為達(dá)到某種目的（如破壞、提取、偽造水印等）對(duì)視頻采取的攻擊，這一類的典型攻擊有合謀攻擊、解釋攻擊。

56、合謀攻擊是對(duì)水印的常見攻擊，會(huì)使水印無法正確被提取，利用的是多個(gè)作品的優(yōu)勢(shì)。可以將合謀分成兩類，一種是在不同原始數(shù)據(jù)中嵌入同一水印，通過估算而精確的提取水印；二是同一數(shù)據(jù)的不同拷貝中嵌入不同的水印，再對(duì)其進(jìn)行類似幀平均這類的處理，就會(huì)產(chǎn)生無水印的原始數(shù)據(jù)，即使不能使原數(shù)據(jù)達(dá)到無水印也會(huì)使得提取水印失去意義。解釋攻擊指在載體數(shù)據(jù)中嵌入與原水印強(qiáng)度相當(dāng)?shù)男滤?，使得提取水印時(shí)產(chǎn)生多個(gè)解釋，從而導(dǎo)致原水印失去意義。這類攻擊的存在來源于一般水印存在的缺點(diǎn)：一是水印和載體沒有同時(shí)注冊(cè)；二是水印是可逆的；三是同一載體中的不同水印并沒有順序之分。二、應(yīng)用領(lǐng)域視頻水印的出世是為了解決數(shù)字視頻產(chǎn)品的版權(quán)問題，隨著多個(gè)學(xué)科的介入、水印技術(shù)自身的發(fā)展以及視頻水印的多種優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的擴(kuò)大，已經(jīng)可以在以下領(lǐng)域中看到了視頻水印的身影。版權(quán)保護(hù)：為了保證出版商對(duì)視頻產(chǎn)品的所有權(quán)，在嵌入水印時(shí)利用密鑰對(duì)其進(jìn)行加密處理，嵌入算法也許用密鑰控制。當(dāng)盜版者與版權(quán)所有者出現(xiàn)版權(quán)糾紛時(shí)，所有者利用實(shí)現(xiàn)保存好的密鑰提取水印作為法律依據(jù)，保護(hù)其合法權(quán)益。盜版追蹤：現(xiàn)代的互聯(lián)網(wǎng)等科技這么發(fā)達(dá)，同一視頻數(shù)據(jù)可能會(huì)有很多個(gè)授權(quán)使用用戶，當(dāng)然也免不了會(huì)有惡意用戶將視頻進(jìn)行非法的拷貝并傳播出去，因此視頻發(fā)行者