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控系統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控，其精確度和智能化程度大大優于現有的大多數視頻監播系統。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助規范廣電領域的管理將具有重要意義。

　　參考文獻：

　　[1] 陳名華, 何蕓. 一種基于數字水印的錯誤檢測和定位技術. 清華大學學報, 2002。

　　[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]. 電路與系統學報, 2003,8(3):60-65。