基于HEVC的视频水印算法研究

发布时间：2017-12-10 21:01

  本文关键词：基于HEVC的视频水印算法研究

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【摘要】：互联网时代,数字视频技术发展十分迅速,数字视频已深入到了人们生活的各个角落。然而,数字视频技术在发展的同时,版权保护问题一直困扰着版权所有者。鲁棒视频水印技术是一种简单、高效的保护版权方案。此外,可逆视频水印技术拥有能够无失真恢复宿主信息的特性,这在一些对于失真非常敏感的领域如医疗和军事等能发挥重要作用。2013年,新一代视频编码标准——高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)正式提出,其编码效率相比于之前的编码标准高出近一倍,必定会成为未来主流编码标准。因此,对基于HEVC平台的视频水印算法进行研究具有很重要的现实意义。基于此,本文提出了一种基于纹理方向的HEVC鲁棒视频水印算法以及一种用于消除帧内误差传播的HEVC可逆视频水印算法,主要工作与创新如下:(1)针对现有基于HEVC的视频水印算法鲁棒性不足的问题,提出一种基于纹理方向的鲁棒视频水印算法。算法将帧内角度预测模式分为水平方向和垂直方向两组,并与水印值建立映射关系。计算帧内压缩编码过程中N×N分割时每个预测单元的纹理方向。当纹理方向与水印值所表示的方向一致时,将当前预测单元的33种角度预测模式截断为水平方向或者垂直方向的预测模式,随后根据率失真代价函数决策出最优的预测模式,并判断水印是否嵌入。记录最终水印嵌入位置作为密钥,用于解码端提取。所提算法具有较小的视频失真同时维持较低的码率增长,能够有效抵抗高斯噪声、高斯滤波以及重编码等攻击。(2)为了解决在I帧嵌入水印后的误差传播以及含水印视频提取水印后不能无失真还原视频内容的问题,提出一种用于消除帧内误差传播的可逆视频水印算法。该算法充分考虑了帧内预测编码过程以及帧内嵌入水印后的误差传播情况,分析出了在帧内4×4预测单元中嵌入水印后不会引起误差传播的一些条件。根据所提出的条件,对编码过程中的每一个4×4预测单元,判断其是否全部满足。对于满足条件的预测单元,将其量化离散正弦变换系数作为水印载体,结合HEVC特有的符号数据隐藏以及系数扫描特性,采用“和不变”方法将水印自适应地嵌入系数中。出于减小码率增长的考虑,全0系数块不嵌入水印。该算法能够有效地消除帧内由嵌入水印引起的误差传播,从而减小视觉失真,同时对码率的影响也较小。在解码端提取水印后能够无失真的恢复原始视频。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.81
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本文编号：1275856