基于粒子群優(yōu)化和小波變換的視頻水印算法研究.pdf

1、在一個(gè)數(shù)字化與信息化不斷發(fā)展的新時(shí)代,大量的數(shù)字視頻產(chǎn)品紛紛涌現(xiàn)出來(lái)。人們?cè)谙硎芷鋷?lái)的巨大便利的同時(shí),也面臨著版權(quán)被侵犯的巨大挑戰(zhàn),版權(quán)糾紛問(wèn)題和安全認(rèn)證問(wèn)題日益嚴(yán)峻,視頻水印技術(shù)已成為世界各國(guó)相關(guān)行業(yè)保護(hù)視頻產(chǎn)品版權(quán)的有效手段。由于視頻數(shù)據(jù)量的龐大、運(yùn)動(dòng)區(qū)域不平衡及視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的多樣化等固有特性及復(fù)雜性,其性能要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于靜態(tài)圖像水印,其要求主要表現(xiàn)為較低的復(fù)雜性、較高的魯棒性、較大容量和能實(shí)現(xiàn)盲提取等。但目前大多數(shù)算法很難在這幾個(gè)

2、方面均達(dá)到最優(yōu)和平衡。為此,本文利用小波變換和奇異值分解相結(jié)合的方法提高水印的魯棒性及實(shí)現(xiàn)水印的盲提取;再者通過(guò)粒子群優(yōu)化算法來(lái)搜索水印的最佳嵌入強(qiáng)度和利用小波變換的多分辨率特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)水印的多級(jí)嵌入,從而提高了水印的魯棒性及不可見性。先后提出兩種基于原始視頻的水印算法。
　　針對(duì)提高水印算法的魯棒性及實(shí)現(xiàn)水印的盲提取,提出了一種基于三維小波變換和奇異值分解的自適應(yīng)視頻水印算法,首先將視頻系列進(jìn)行等長(zhǎng)分組,每4幀為一組,通過(guò)密鑰選擇

3、其中一組視頻系列作為其關(guān)鍵幀,然后在其4幀連續(xù)視頻圖像的亮度分量上進(jìn)行三維小波變換,并對(duì)其所得低頻區(qū)域進(jìn)行子塊劃分,再對(duì)每塊子塊進(jìn)行奇異值分解,最后通過(guò)量化各子塊的最大奇異值來(lái)嵌入水印信息。算法實(shí)現(xiàn)了水印的盲提取,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該算法對(duì)各種噪聲攻擊、幀置換、幀內(nèi)剪切等攻擊具有良好的魯棒性。
　　針對(duì)提高水印的魯棒性及不可見性,設(shè)計(jì)了一種基于粒子群優(yōu)化和小波變換相結(jié)合的視頻水印算法?？紤]到在水印的嵌入過(guò)程中,其魯棒性和不可見性是相互制

4、約的,如何調(diào)節(jié)這兩者之間的矛盾是本方案的重點(diǎn),該方案首先將視頻序列進(jìn)行場(chǎng)景分割,通過(guò)密鑰選取部分場(chǎng)景中的連續(xù)4幀圖像,在其亮度分量中進(jìn)行三維小波變換,由于在小波變換域的低頻部分中嵌入水印信息,則降低水印的不可見性,而在高頻部分嵌入水印信息,則降低其魯棒性,所以本文算法利用乘法嵌入方式把水印信息嵌入到小波變換域的中頻子帶中,克服了在低頻系數(shù)和高頻系數(shù)嵌入水印的缺點(diǎn);由于嵌入強(qiáng)度過(guò)大則影響水印的不可見性,反之則降低其魯棒性,所以采用通過(guò)粒子

5、群優(yōu)化算法搜索水印的最佳嵌入強(qiáng)度。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法具有不可見性,并對(duì)已嵌入水印信息的視頻幀圖像進(jìn)行噪聲攻擊、幀平均和MPEG-2壓縮等多種攻擊測(cè)試,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,此算法具有良好的魯棒性,達(dá)到綜合優(yōu)化水印的不可見性及魯棒性的目的。
　　通過(guò)將三維小波變換與奇異值分解相結(jié)合,不但增強(qiáng)了水印的魯棒性,而且實(shí)現(xiàn)水印的盲提取;利用粒子群優(yōu)化算法搜索最佳的水印嵌入強(qiáng)度,并借助乘法嵌入方式把水印信息嵌入到小波變換域的中頻子帶中,該方案不