第6期 刘琚：独立分量分析的图像/视频分析与应用 ·503· 步提高水印的鲁棒性， 提取/检测水印时，首先将嵌人水印的图像的小 波逼近子图和私钥矩阵用行向量表示，并分别看作 是2个观测信号x1和x2,利用ICA分离训练公式得 到分离矩阵w1∈R2x2,对x1和，进行ICA运算，得 (a)原始像 b嵌入水印的图像 到分离信号y1和y2,即 W A (3) 大学 33 c小波通近子图 (d)IS (e)水印 从式(3)可以看出，本质上y1和y2也是源信号 S1S2和33的线性组合.其次，将y2作为一个观测信 图19水印嵌入前后图像及水印 Fig.19 Images with and without watermark and water- 号x3,将53作为另一个观测信号x4,对和x4进 mark 行ICA运算，用矩阵W2∈R2×2进行分离，得到水印 S2和签名S3: 4 基于ICA的视频水印方案 视频水印技术利用视频数据中存在的时间冗余 和空间冗余，把表征版权的水印信息嵌入到数字视 2)仿真实验及结论， 频内容中，在不影响视频质量的前提下，达到版权保 原始图像是256×256的标准“Lena”图像，如 护和内容完整性检验的目的， 图19(a)所示，取其三阶小波分解的逼近子图（图 与图像水印技术相比，视频水印具有自身固有 19(b))嵌入水印.将原始图像进行128×128分块 的一些特征，视频水印算法还有一些特殊的要求，如 DCT,按“之”字形扫描，取每块小波逼近子图的前 视频具有更大的信号空间，因而具有更大的隐藏信 16×16个系数来生成原始图像的S,如图19(c). 息容量；但易受剪切、帧频改变、帧重组、掉帧等一些 水印信号是大小为32×32的二值图像，如图19 特有的攻击的影响. (d)所示.方案采用的混叠矩阵为A2= 4.1基于独立内容特征的视频水印方案 10.15-0.021 0.0601嵌人水印后的图像如图19 不管视频经过什么样的处理，惟一保持不变的 是视频内容，因而视频内容对各种处理鲁棒性最强 (e)所示.与图19(a)相比，测得它们之间的峰值信 利用2.3节中描述的视频独立内容特征分析， 噪比PSNR=57.865dB.实验中，水印的判决阈值设 提出一种基于ICA和独立视频内容特征的视频水 为0.85. 印方案「2].先将视频通过镜头分割在时间上分段， 表1给出了在几种常规攻击下提取的水印与原 再对每个段进行ICA分解，将得到的独立分量帧看 水印之间的NC值，各类攻击分别为：1)均值为0.1， 作图像，采用现有的图像水印方法，在每个段分解得 方差为0.0015的高斯噪声攻击：2)3×3中值滤波； 到的主独立分量帧上嵌入水印.由于视频中的主独 3)剪切掉“Lena”图像的眼睛部分；4)EPG压缩，其 立分量帧对于各种视频处理有很好的鲁棒性，因此 中压缩比率为16.624：5)尺度变换，即采用“Biline- 在嵌入水印时只要采用盲图像水印方案就可以达到 ar”方法先将图像扩大为原图像的2倍，再缩为原图 视频水印的盲检测.这里采用了基于量化思想的 像大小.从表1中可以看出，此水印算法具有较好的 SWE(single watermark embedding)方案2s] 鲁棒性，所测NC值均高于给定的阈值0.85 在水印提取时，先提取待检测视频的主独立分 表1常规攻击下提取的水印与原水印NC值比较 量帧，再从每个主独立分量帧中检测水印， Table 1 NC comparison between the original and extrac. 仿真实验中选用一段73帧的广告作为实验视 ted watermarks under usual attacks 频，视频中有3个镜头，帧率为25帧/s,帧大小为 攻击 NC 攻击 NC 272×352.水印是有山东大学字样的二值图像，大小 无攻击 1 剪切 0.8553 为32×32. 高斯白噪声 0.9778 JPEG压缩 0.9465 在每个提取出来的VICF上都嵌入相同的水 中值滤波0.9622 尺度变换 0.9586 印，并且进行下面的10个攻击实验，基于帧的攻击： 1)3×3中值滤波，2)帧尺寸缩小2倍，3)帧旋转