對于數字視頻信號，水印的嵌入算法可分兩類：空間域算法和變換域算法。空間域算法通過改變某些像素的亮度值來隱藏水印，而變換域算法是通過改變變換域的某些系數值來隱藏水印。不少學者已達成共識：變換域優(yōu)于空間域算法，理由是：在變換域中嵌入的水印信號能量可分布到空間域的所有像素上，并且變換域算法可與國際數據壓縮標準兼容。事實上，數字視頻信號在存儲和傳輸時多采用以DCT變換、運動預測補償為核心的MPEG-2壓縮標準，因此研究基于MPEG-2的視頻數字水印算法，可有力推動數字水印技術在電視領域的應用。
國內外研究者提出了多種基于MPEG-2的算法，有的算法把水印嵌入到DCT變換后的高頻系數上，但嵌入的水印魯棒性較差，作為一種改進，可將水印嵌入DCT域的中低頻系數上。也有的算法將水印嵌入到幅度值大而相角變化小的運動矢量上。
本文在已有方法基礎上對用于廣播監(jiān)控系統(tǒng)的數字水印進行研究改進。選用在原始視頻中嵌入水印的方法，采用以DCT變換運動預測補償為核心的MPEG-2視頻壓縮標準，選取運動變化比較大的塊，將有意義的二值圖像嵌入到視頻序列中，這樣即使水印信息有部分的損失，由于人眼的分辨率原因，水印信息仍能正確辨識，提高了水印的魯棒性。
嵌入時把一幀當作一個整體嵌入一定量水印信息;每一幀的水印信息分為兩個部分：部分二值圖像水印信息和這些信息在二值圖像中的索引信息，同時由于索引信息的加入，可有效提高對幀錯位和幀刪除的魯棒性;在水印的嵌入過程中，考慮相鄰幀之間統(tǒng)計上的相關性，在相近的幀中嵌入同樣的水印信息，以有效的防止通過比較相近幀而消除水印信息的共謀攻擊;在水印嵌入前對水印圖像進行置亂，提高了水印的安全性。
提取時是在播放端，在播放的時候一般要進行解碼，因此解碼到幀后進行提取。在用戶接收端根據監(jiān)測到的水印分別記錄相應廣告播出的時間，實現對內容播放完整性的監(jiān)控。具體方法如下：
1、水印嵌入算法
(1) 用有意義的二值圖像嵌入到視頻序列中，這樣即使水印信息有部分的損失，由于人眼的分辨率原因，水印信息仍能正確辨識，提高了水印的魯棒性。
(2) 嵌入時把一幀當作一個整體嵌入一定量水印信息;每一幀的水印信息分為兩個部分：部分二值圖像水印信息和這些信息在二值圖像中的索引信息。這樣既避免了視頻序列發(fā)生移位時需要用滑動相關來找出移位值的算法復雜性，同時由于索引信息的加入，可有效提高對幀錯位和幀刪除的魯棒性。
(3) 在水印的嵌入過程中，考慮相鄰幀之間統(tǒng)計上的相關性，在相近的幀中嵌入同樣的水印信息，以有效的防止通過比較相近幀而消除水印信息的共謀攻擊[31][35]。
(4) 在水印嵌入前對水印圖像進行了置亂，提高了水印的安全性。
嵌入算法如下。
(1) 將水印圖像置亂，以增強水印提取時的魯棒性。
(2)將置亂后的水印圖像經過逐行掃描，變成一維二值序列，形成要嵌入的一維二值水印序列。
(3) 按順序取Num個水印信息，使用擴頻系數擴展成跟原始視頻幀同樣大小的擴頻水印矩陣;經過偽隨機序列P調制后得到真正要嵌入到視頻幀中的水印信息W;對原始視頻幀和調制后的水印圖像分別作DCT變換，利用MPEG-2的量化矩陣作為圖像模板，并進行一定的幅度調治，使之達到水印不可見并且能更好抵抗MPEG-2壓縮的目的。
(4) 對相鄰幀作統(tǒng)計相關性，求出相關值Cor，并給定一定的閾值T，在下一幀中嵌入同上一幀一樣的水印信息;相反則再按順序取下一組水印信息按上述方法嵌入，指導整個水印被嵌入到視頻序列中。
2、水印提取算法
水印的提取不需要原始視頻信息，具體步驟如下。
(1) 將含水印信息的視頻序列通過一個高通濾波器，產生濾波后的視頻序列，目的是除去視頻信號本身的大部分信息。濾波器可以是一維或二維的、自適應或非自適應的濾波器。濾波過程不是必須的，但是這提高了整個水印提取系統(tǒng)的功能。
(2) 解調，即將濾波后的視頻序列信號與嵌入時使用的偽隨機信號相乘。
(3) 將解出的水印信息按后8B組成的二進制索引系數重新排列成二維黑白圖像，經過一次解密，就可以恢復出置亂前的水印圖像。
在用戶接收端根據監(jiān)測到的水印分別記錄視頻的播出的時間，實現對內容播放完整性、播放時段一致性的監(jiān)控，其精確度和智能化程度大大優(yōu)于現有的大多數視頻監(jiān)播系統(tǒng)。隨著廣播電視將逐步全面實現數字化的需求，以數字視頻水印為研究重點對協(xié)助規(guī)范廣電領域的管理將具有重要意義。
參考文獻：
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[2] 電視與數字水印技術2010年07 期。
[3] 俞能海，趙卓，曹楠楠等. 一種新穎的基于非壓縮數字視頻的水印盲檢測算法[J]. 電路與系統(tǒng)學報, 2003,8(3):60-65。
