转载一篇关于视频水印的综述_dvmark水印

  图2      水印信号检测模型   

视频水印技术的主要特征

由 于数字视频是连续播放的图像序列，其相临帧之间的内容有高度的相关性，连续帧之间存在大量的数据冗余，使得视频水印容易遭受帧平均、帧丢弃、帧交换等各种 攻击，而且目前为了节约视频数据存储空间和便于传输，视频的主要存在模式是压缩格式的，视频水印在很大程度上是与压缩编码标准紧密联系在一起的，因此视频 水印除了具有一般水印技术的特征外，还有一些特殊的要求，视频水印的特征可以概括为：

（1）稳健性：视频水印应该能够抵抗各种无意或故意的攻击包括帧平均、帧丢弃、帧交换等专门针对视频水印的攻击。

（2）不可见性：视频信号嵌入水印后不会影响视频画面的质量，从而确保视频数据的商业价值。

（3）安全性：视频水印中的信息应是安全的，难以被篡改或伪造，未经授权的用户无法正确地检测、提取或移除水印。

（4）与视频编码标准相结合：对于压缩视频，水印的设计必须与视频编码标准相结合，对于在原始视频中嵌入水印也必须考虑视频编码标准，否则嵌入的水印有可能在编码过程中消失。

非压缩域的视频水印

    在 未压缩视频数据里，第一代一般移植静止图像的水印技术，结合视频帧结构特点，形成适用于视频的水印方案。这类方案的优点是算法成熟，有鲁棒性水印、脆弱性 水印等，可用于多种目标管理的；缺点是经过视频编码处理后，会造成部分水印信息丢失，给水印的提取和检测带来不便，而且这类算法运算量大、效率低、防攻击能力差。第二代要复杂很多，主要仍然是统计不可见性和与内容同步嵌入，增强了防攻击能力，具有智能特性。

     按嵌入域分，一些方法直接在原始视频数据中嵌入水印，如称为空域方法；另一些方法先对原始视频数据进行某种变换，如DCT变换、小波变换或DFT变换，然后在变换域中嵌入水印，称为频域方法。

空 域水印是指直接在原始视频数据中嵌入水印，嵌入的水印信号一般是添加在亮度分量上，有时也有一部分被加入到颜色分量中，或全部加入到颜色分量中。其优点是 思想简单、复杂度低，缺点也是明显的，在鲁棒性和不可感知性方面的性能较差。空域水印的一个简单的实现，是直接利用各种最低有效位方法，在原始视频数据中 嵌入水印。

频域水印是指在原始视频的某个变换域中进行水印的嵌入和提取，常用的变换域包括离散余弦变换(DCT)域、离散傅立叶变换(DFT)域、小波变换域、分形域、哈达码变换域等。有3种处理方法：一种方法是将视频流看成一个三维信号，其中两维在空间上，一维在时间上，对其进行三维变换，然后进行水印处理；第2种方法将视频流看成静态图像的序列，采用图像水印技术进行水印处理，因此有很多文献声称他们的图像水印算法可以应用于视频序列；第3种方法是将按块进行频域变换，由于视频编码标准中同样也是按块进行频域变换(多为DCT变换)，因此，这种方法大多是与视频编码器相结合进行，这将在编码域视频水印中介绍。

有文献提出了一种基于小波变换域的自适应视频水印算法。水印根据2－D小波系数的特点嵌入在低频子带系数中，以获得较好的稳健性。为了在保证不可见性的前提下尽可能提高水印分量的强度，提出根据物体的运动和视频信号内容的纹理复杂度将低频子带中的系数进行分类，将低频子带的系数分成如下三类：

(1)静止的，纹理简单区域，对应的水印强度为 。

(2)静止的，纹理复杂区域，或运动的，纹理简单区域，对应的水印强度为 。

(3)运动的，纹理复杂区域，对应的水印强度为 。

依据人眼的视觉特性，各系数的选择应满足 。根据分类结果，自适应地调整嵌入水印的强度。实验结果表明：嵌入水印对多种攻击，如加性Gaussian噪声、高压缩比的MPEG-2压缩编码、时域抽样和丢帧、以及空域抽样等具有很好的稳健性。

编码域的视频水印

在编码压缩时嵌入水印。当今视频压缩的标准包括ISO / IEC的MPEG-1、 MPEG-2、 MPEG-4和ITU-T的H.261、 H.263等，它们的基本编码思想是运动补偿预测和基于块的变换编码。正如在图像中嵌入水印多考虑JPEG编码标准一样，在视频中嵌入水印一般考虑MPEG编码标准。在MPEG标准中，有3种图像类型：内部编码帧((I帧)、前向预测帧(P帧)和双向预测帧(B帧)。I帧的编码类似于JPEG，利用帧内相邻像素间的空域冗余来压缩信息；