基于小波变换和HVS的视频水印算法研究.pdf
《基于小波变换和HVS的视频水印算法研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于小波变换和HVS的视频水印算法研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、计 算 机 与 网 络技术论坛计 算 机 与 网 络技术论坛基于小波变换和HVS的视频水印算法研究罗成娥1,严威2,苏永红1(1.武汉华夏理工学院 信息工程学院,湖北 武汉430073;2.湖北省生态环境监测中心站,湖北 武汉430079)摘要:为解决视频数据的版权保护问题,提出了一种以二进制图像为视频水印信号,使用混沌序列和ARnold置乱处理加密水印,结合人体视觉系统(Human Vision System,HVS)对图像纹理区域、运动区域的掩蔽特性,通过小波变换将其嵌入到视频自适应频带的一种隐水印视频水印算法。该算法采用Matlab编程仿真,通过实验结果数据分析,证明该算法具有较好的隐秘
2、性、随机检测性、保密性、实时性和鲁棒性。关键词:视频水印;混沌序列;ARnold置乱;离散小波变换;人体视觉系统;隐秘性;鲁棒性中图分类号:TP31文献标志码:A文章编号:1008-1739(2023)17-48-5LUO Chenge1,YAN Wei2,SU Yonghong1(1.College of Information Engineering,Wuhan Huaxia Institute of Technology,Wuhan 430073,China;2.Hubei Provincial Ecological Environment Monitoring Center Stati
3、on,Wuhan 430079,China)In order to solve the copyright protection problem of the video data,a video watermarking algorithm is proposed,inwhich binary images are regarded as video watermarking signals and chaotic sequences and ARnold scrambling are used to encryptwatermarks.Meanwhile,in this watermark
4、-hiding algorithm,the masking characteristics of the Human Vision System(HVS)on theimage texture area and motion area are also embedded into the video adaptive frequency band through the wavelet transform.Thealgorithm is programmed and simulated in Matlab,and through the analysis of the experimental
5、 data,it is proved that this real-timealgorithm has good performance in concealment,random detection,confidentiality and robustness.video watermark;chaotic sequence;ARnold scrambling;discrete wavelet transform;human vision system;concealment;robustness收稿日期:2023-05-11基金项目:武汉华夏理工学院校级科研基金项目(16038);湖北省教
6、育厅科学技术计划指导性项目(B2017397)0引言数字多媒体的广泛应用,推进了数字产品版权保护的进程。当下,研究水印技术实施对数字图像、数字视频的版权保护,已是信息安全领域的一个热门。视频可以看作是时间域上一系列等时间间隙的静态图像,因此,视频水印技术是图像水印在更多维度的拓展延伸,但与图像水印技术相比,视频水印技术有自身特点:具有更高的安全性、鲁棒性要求,视频信号要经受更多的帧丢失、帧平均、噪声、压缩等攻击,对嵌入水印的安全性要求更高;实时性,视频实时性的特点对视频水印技术具备更高的实时性要求,因此视频水印技术算法不宜太复杂;随机检测性,大量时间域上的视频要求能检测到水印信号,对视频水印的
7、随机检查性要求更高;速率恒定性,嵌入的水印信号不能改变视频原有的传输速率;编码标准的兼容性,嵌入的水印要能兼容视频要求的编码标准。文献1分析了近些年视频水印鲁棒性问题解决方案的发展进程,介绍了多种技术48计 算 机 与 网 络技术论坛计 算 机 与 网 络技术论坛方案,但目前没有一个方案能解决所有问题。文献2分析了视频水印算法鲁棒性优化方案,该方案提出一种基于空域最小可觉差(Just-Noticeable Difference,JND)模型的视觉优化图像水印方法,解决了水印图像的非纹理区域存在明显视觉失真的问题。文献3提出了一种基于小波变换的数字多媒体视频水印盲检测方法。该方案利用小波变换嵌入
8、水印,具有盲检性和一定抗攻击能力。文献4提出了一种基于小波变换的数字多媒体视频水印盲检测方法。文献5提出了一种基于相邻块DCT系数差值的水印方法,通过修改2个相邻块同一位置的DCT系数差值实现水印嵌入。文献6提出了基于DCT和 离散小波变换(DWT)的彩色图像水印方法,对彩色图像R、G、B三个颜色空间分别进行DCT和DWT变换,将Arnold置乱后的灰度水印图像做DCT变换,其DCT系数等分嵌入到宿主图像不同颜色空间的4个DWT子带中,该方法具有一定抗攻击能力。文献7将纠错编码技术应用到视频水印方案中,该方案采用纠错编码技术对水印信号做二次编码,而水印信号嵌入的位置是视频信号的音频通道,方案的
9、水印嵌入位置决定了它对视频信号的版权保护力度不足。文献8基于三维小波变换和HVS的视频水印算法,采用三维小波变换与HVS相结合,水印信号先用混沌加密技术和Arnold置乱技术做处理,视频信号嵌入水印前先做场景分割,然后经过三维离散小波变换,最后将处理后的水印信号按照HVS技术嵌入到对应的视频场景信号中,此方案在水印的不可见性方面表现良好,有一定鲁棒性,但算法有些复杂。文献9-10介绍了采用混合数字视频水印方案,或采用完备字典的改进扩频水印安全性能,或基于深度网络的残余扩散水印方案,或失真无关的深度水印方案等。以上方案各有优势,但也存在各自不足。鉴于此,本文提出一种基于离散小波变换和HVS算法的
10、视频水印算法研究方案。首先对视频信号做格式转换,将视频从RGB格式转换成YUV格式,提取出视频亮度分量信号即分量信号;然后对分量信号的每个视频帧做空间上的二阶二维离散小波变换,结合HVS对图像纹理区域、运动区域的掩蔽特性,再将经过混沌加密和Arnold置乱加密处理后的二值图像水印信号嵌入到每个视频帧信号的中频和低频子带的某个重要系数中;最后,通过Matlab仿真实验结果证明,该算法嵌入的水印信号具有较好的隐秘性、随机检测性、保密性、实时性和鲁棒性。1水印信号加密处理使用具有“华夏理工”文字版权标识的二值图像作为嵌入的水印信号,为了保证水印的隐秘性,将水印信号嵌入视频之前,先使用一维的混沌序列值
11、调整二值水印信号的像素值,然后用Arnold变换对其进行置乱处理。2视频信号处理原始视频信号嵌入水印前做如下处理:将原始视频信号从RGB格式转换成YUV格式,视频信号帧被被转换为YUV帧,得到分量帧;对分量的每个视频帧信号做空间上的二阶二维离散小波变换。二维DWT是一维DWT在水平方向和垂直方向上的一种拓展,本方案使用二维DWT将视频信号帧分解为子图像、3个细节和1个近似值。二维DWT后,视频图像信号被划分在低频子带(LL)、水平子带(HL)、垂直子带(LH),以及对角线子带(HH)几个频带区域中。Y分量的每个视频帧信号经过第一阶二维DWT后的视频信号频段如表1所示。图1一阶二维DWT后视频信
12、号频段分量的每个视频帧信号经过第二阶二维DWT后视频信号频段如表2所示。图2二阶二维DWT后的视频信号频段3水印信号嵌入视频信号算法3.1预处理后水印信号嵌入预处理后视频算法将加密处理后的水印信号嵌入到视频信号分量经过二阶二维DWT分解得到的中频和低频子带信号中。具体嵌入到21、21、23、23、22、22、24、24中频和低频子带位置中。二值图像水印信号嵌入视频信号低频子带计算如下:,(1)式中:为水印信号,为视频信号,为水印嵌入强度,其中(,)表示图像纹理复杂性,(,)表示不同层(=1,2)、不同方向(,)子带的像素值(,)的亮度敏感特性,(,)为子带频率掩蔽特性。人眼对高亮度区域、纹理高
13、密集区域、高频率区域敏感弱,此区域嵌入的水印49计 算 机 与 网 络技术论坛计 算 机 与 网 络技术论坛信号难以感知。图像经过二阶二维DWT后,相同级别子带的图的能量和均值大体相同,故可考虑将(,)、(,)、(,)作为嵌入的强度因子。是针对不同的层自适应选取的,取值越大,鲁棒性和隐秘性越好;反之,取值越小,鲁棒性和隐秘性越差。本方案中,取值为0.1。用表示图像经DWT后在不同层、不同子带小波图像的相应位置(,)的像素值。和分别表示不同层子带的宽和高,层次不同大小不同,不同层、不同子带的能量和纹理掩蔽因子用表示11:,(2)式中:=1,2,,,和分别表示二阶二维DWT后的低高频子带和高低频子
14、带8。(1)对于图像来说,人眼对图像的纹理高密集区域敏感弱,此区域嵌入的水印信号难以感知。图像的纹理复杂性11可表示为:,(3)式中:、是归一化参数,由实验根据不同层、不同子带确定取值。(2)人眼对高亮度区域敏感弱,此区域嵌入的水印信号难以感知。(,)表示不同层(=1,2)、不同方向(,)子带的像素值(,)的亮度敏感特性11用式(4)表示,具体如下:,(4)(3)人眼对高频率区域敏感弱,此区域嵌入的水印信号难以感知。(,)为不同层(=1,2)、不同方向(,)子带对噪声的掩盖因子11,子带的频率掩蔽特性可近似表示为:,(5)LL21,LH21,LL23,LH23,LL22,LH22,LL24,L
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 变换 HVS 视频 水印 算法 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。