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1、山东大学 硕士学位论文 视频水印在数字视频广播系统监控中的应用 姓名：孙颖 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：刘琚;孙建德 20081020 山东大学硕士学位论文 摘要 广播电视是人们最常见、也是最广泛的视频形式，广播电视中会出现电视节目 盗播、广告不能按约定的时间、数量播放等各种问题，对电视节目播出过程进行实 时的不间断地监控，是保证节目准确播出的必要手段，而这些问题单纯靠人工来监 控不但费时、费力，效果也不理想。因此，将数字水印运用到视频广播监控上来， 期望能够通过数字视频水印实现监控的功能。 数字水印技术就是通过一定的算法将版权信息嵌入到被保护的数字载体信号 ( 如图像
2、、音频、视频等) 中，来证明版权归属或侵权行为的技术，它已经成为多媒 体信号处理领域的一个研究热点。数字水印技术的研究和应用对版权保护、数据认 证和完整性检验、使用控制、广播监控、用户跟踪等方面都有非常重要的理论意义 和应用价值。 视频水印是利用视频存在的冗余数据与随机性，将与版权相关的信息嵌入到视 频内容中，从而起到版权保护、广播监视、拷贝控制、内容认证等作用。已有的视 频水印嵌入方法有：在原始视频中嵌入水印方法，在压缩过程中嵌入水印和在压缩 流中嵌入水印的方法。 本文在已有方法的基础上对用于广播监控系统的数字水印进行研究改进。选用 在原始视频中嵌入水印的方法，采用以D C T 变换运动预测
3、补偿为核心的M P E G - 2 视 频压缩标准，选取运动变化剧烈的块，将有意义的二值图像嵌入到视频序列中，这 样即使水印信息有部分的损失，由于人眼的分辨率原因，水印信息仍能正确辨识， 提高了水印的鲁棒性；在水印的嵌入过程中，考虑相邻帧之间统计上的相关性，在 相近的帧中嵌入同样的水印信息，以有效的防止通过比较相近帧而消除水印信息的 共谋攻击；在水印嵌入前对水印图像进行置乱，提高水印的安全性；本方案可以反 映丢失帧的序号，实现对播放内容完整性的监控。 提取时是在播放端，首先将含水印的视频序列进行高通滤波，可以滤除视频信 号本身的大部分信息，可提高水印提取系统的性能；然后解调、叠加和重新排列，
4、经过解密，恢复出嵌入的水印图像。并根据算法进行了仿真实验，分三种情况对嵌 山东大学硕士学位论文 入的水印进行了相关检测。 在用户接收端根据监测到的水印分别记录相应广告播出的时间，实现对内容播 放完整性、播放时段一致性的监控，其精确度和智能化程度大大优于现有的大多数 广告监播系统。随着广播电视将逐步全面实现数字化的需求，以数字视频水印为研 究重点对协助规范广电领域的管理将具有重要意义。 论文最后总结了数字水印研究中一些亟待解决的问题以及下一步的研究重点， 展望了数字水印在视频广播监控、信息网络中的应用。 关键字：数字水印；视频水印；视频广播监控；肝E G 一2 ；D C T 变换 2 山东大学硕
5、士学位论文 A BS T R A C T B r o a d c a s t i n gv i d e oi st h em o s tc o m m o na n de x t e n s i v ev i d e of o r m H o w e v e r , h e r e a r ev a r i o u sp r o b l e m si ni t , s u c ha sp i r a t i n gt e l e v i s i o np r o g r a m m e , d i s a g r e e m e n to nt h e t i m ea n dt h en u
6、 m b e ro ft h ea d v e r t i s e m e n t , a n dS Oo n I ti San e c e s s a r ym e a s u r et h a t m o n i t o r i n gt h ep r o c e s so fp r o g r a mb r o a d c a s tt oe n s u r et h ep r o g r a m m e sb r o a d c a s t i n g a c c u r a t e l ya n dc o n t i n u o u s l y H o w e v e r , s o
7、 l v i n gt h e s ep r o b l e m sb ya r t i f i c i a lm o n i t o r i n gi s n o to n l yaw a s t eo ft i m ea n de f f o r t , b u tt h ee f f e c ti sa l s on o ti d e a l T h e r e f o r e ，w ea p p l y t h ed i I g i t a lw a t e r m a r kt ob r o a d c a s t i n gv i d e ot oa c h i e v et h
8、em o n i t o r i n g D i g i t a lw a t e r m a r k i n gi se m b e d d i n gt h ec o p y r i g h ti n f o r m a t i o ni n t od i g i t a lh o s t s i g n a l ( s u c h a Si m a g e , a u d i o , v i d e o ) , a c c o r d i n gt o 翻跚田B p a r t i c u l a ra l g o r i t h m , t o a u t h e n t i c a
9、t et h ec o p y r i g h tA n di th a sb e e nt h ef o c u si nt h ef i e l do fm u l t i m e d i as i g n a l P r o c e s s i n g T h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fd i g i t a lw a t e r m a r kw i l lb eo fg r e a tv a l u eb o t h i nt h e o r ya n di na p p l i c a t i o nf o rc o
10、p y r i g h tp r o t e c t i o n , i n t e g r i t ya u t h e n t i c a t i o n , a c C e S S c o n t r o l ，b r o a d c a s tm o n i t o r i n g , c u s t o m e r st r a c k i n ga n dS Oo n V i d e oW a t e r m a r k i n gi se m b e d d i n gt h ec o p y r i g h ti n f o r m a t i o ni n t ov i d
11、e oc o n t e n tb y u s i n gr e d u n d a n c y a n dr a n d o m n e s so ft h ev i d e o Rc a nb eu s e dt oc o p y r i g h tp r o t e c t i o n , b r o a d c a s t i n gm o n i t o r i n g ，c o p yc o n t r o l ，c o n t en tc e r t i f i c a t i o n ，c o v e r tc o m m u n i c a t i o n sa n d o
12、n V i d e oe m b e d d i n gm e t h o d su s u a yC a l lb ed i v i d e da sf o l l o w ：e m b e d d i n g w a t e r m a r ki n t ot h eo r i g i n a l v i d e o ；e m b e d d i n g w a t e r m a r ki n t ot h ep r o c e s so f c o m p r e s s i o n ；e m b e d d i n gw a t e r m a r ki n t ot h ec o
13、m p r e s s e ds t r e a m I nt h i sp a p e r , o nt h eb a s i so ft h ee x i s t i n gm e t h o d sIh a v ear e s e a r c ho nd i g i t a l w a t e r m a r k i n gu s e di nb r o a d c a s t i n gs y s t e m E m b e dm e a n i n g f u li m a g e si n t ot h ev i d e os e q u e n c eb yu s i n gt
14、h em e t h o do f e m b e d d i n gw a t e r m a r ki no r i g i n a lv i d e o ，M P E G 一2v i d e oc o m p r e s s i o nw h i c hc o r e da s D C Tc o n v e r s i o na n db i gb l o c ki ns e l f - a d a p t a t i o n ，B e c a u s eo ft h er e s o l u t i o no ft h e h u m a ne y e ，e v e ni fw a t
15、 e r m a r ki n f o r m a t i o nh a sl o s sp a r t l y , w a t e r m a r ki n f o r m a t i o nc o u l d b ei d e n t i f i e dc o r r e c t l y T h a tC a ni m p r o v et h e r o b u s t n e s so ft h ew a t e r m a r k I nt h ep r o c e s s o fe m b e d d i n g ，c o n s i d e r i n gt h er e l e
16、 v a n c eo fs t a t i s t i c sb e t w e e na d j a c e n tf r a m e ，e m b e d d i n g 3 山东大学硕士学位论文 t h es a m ew a t e r m a r ki n f o r m a t i o ni ns i m i l a rf r a m ec a l le f f e c t i v e l yp r e v e n tv i d e o w a t e r m a r k i n ga t t a c k st h a tr e m o v et h ew a t e r m a r kb yc o m p a r i n gs i m i l a rf r a m e B e f o r et h e w a t e r m a r ke m b e d d i n g , s c r a m b l et h ew a t e r m a r ki m a g et oi m p r o v es e c u r i t yo
