网络外文资料翻译

毕业设计（论文）外文资料翻译系（院）:专业：姓名：学号：外文出处：（用外文写）附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。附件1：外文资料翻译译文摘要在当今的视频传输与广播网络中，版权的保护问题已经变得越来越紧迫。这是因为视频拷贝的出现并没有降低原始视频文件的品质。一种保护版权的方法是在视频序列中嵌入一段数字密码，这段数字密码的学术名称叫做水印。因此，这篇课题的目的就是研究低复杂度的压缩域H.264视频水印算法。视频编码标准决定了H.264/MPEG-4AVC的压缩标准。这种算法充分使用了H.264压缩标准了明确性，原始视频的水印也是被随机嵌入的。这些都建立在水印算法安全的基础上。在这种基于压缩域的H.264视频水印算法方案中，水印可以在没有原始视频序列存在的条件下被检测出来。水印可以在所选的编码器修正系数A的帮助下提取出i来。被提议的视频水印方案导言在这项方案中，使用的是被提议的基于压缩域的H.264视频水印算法，它工作在I帧的宏块层上。在这一层上，一个宏块中包含视频帧的一个16x16的采样区域。从这个包含于一个宏块上的16x16采样区域中，我们取出一个8x8的分块。从这个8x8的分块中，我们进一步提取一个4x4的分块，用B1,B2,B3和B4表示一个4x4 4x44x4 4x4宏块中的4种不同的4x4分块。这个4x4分块将帮助我们在FDCT（快速离散余弦变换）之前构建4x4DCT系数的输入分块。对于水印的嵌入过程，选择I帧可以归结于两个主要的理由。首先，仅仅是因为它们的存在对视频序列来说是非常基本的。其次，P帧和B帧被运动补偿高度压缩，它们中只有较少的空间再嵌入水印。一个I帧中的宏块是被内部编码好的，这就意味着在同样的片段里，先前被编码的采样中，每个16x16或者4x4亮度区域和8x8色度区域是可以被预测的。正如表格3.1所示，两种亮度预测模式被赋予了不同的职责。第一，4x4亮度预测模式适用于帧的详细区域选择的；第二，16x16亮度预测模式适用于帧的平滑区域选择的。内部预测之后，残余数据的每个4x4分块被变换为一种整数形式。整数形式，意味着所有工作可以用避免降低解码精确度的整数算法来完成。如果宏块在16x16内部预测模式中编码，所有4x4分块的DC系数就被改变了。这种变换是一种在经过4x4整形变换之后的4x4哈德玛变换而形成的，为了使这些系数能够更加关联。表格3416x16亮度块和&滤色度块/4M亮琏块和8曲色度块内部编码类型预测摸式类型不同点【为何？）结构相同点16x16^度块和启頭色度块1弘16亮度块适合于16x16亮度块&頑色度块O-aa在相同的片4网亮度块和&頑色度块亮度块适合于4属亮度块 E闵色度块用被提议的视频水印算法，将水印嵌入到宏块中的一个量化系数中。水印嵌入过程中的量化系数A，是随机选择的，这就保证了方案中水印算法的安全性。即使i将水印嵌入宏块的唯一一个量化系数中，也不会导致可见性。这样，攻击者也就不能确定究竟选择的是哪个量化系数。如果他想要使水印检测不能发生，他就必须改变至少一半的量化系数。如果一半量化系数被改变，视频也就无法使用了。方案中所选的A是宏块中的AC量化系数，它利用Pi的几个比特来进行水印的ik嵌入。Pi控制了第i个宏块的AC量化系数A的选择。这项方案中的用到的视频水ki印算法，可以在自我联结攻击的情况下防止同样的Pi被每个视频帧使用，即使这样k将会成为传输一个短Pi的有利条件。为了解决这个问题，我们需要对每个视频帧利k用一些不同的Pi。这能解决一个问题，但是也产生了另一个问题。产生的问题是这k样的，在这种情况下，我们需要传送一个很长的密钥Pi。传送一个很长的密钥Pi所kk带来的问题是，我们所用的基于压缩域的H.264视频水印算法根本无法实施。这个问题通过生成一个普通的密钥Gi来解决。Gi是来自一个公钥Pi和一个私钥S的结kkkk合，Pi是从宏块中提取的，它具有鲁棒性，S是被版权拥有者所拥有的，如图3.1kk

所示。从每个宏块中提取Pi，用一种明文形式将Pi和S输入到一个密码系统中。kkk密码系统产生一段密文，这就是第i个宏块详细的密钥。在这种情况下，利用一种又快又简单的视频水印方案比密码系统的安全性要高。图£1；密钥的生战、所选系数Ai的修汗以及水E卩嵌入过程A{dAj ifAjUi-ud2=0扎一1A{dAj ifAjUi-ud2=0扎一1ifA(mud2=11A,-1ifAjmud2=0Ai ifAimud2=1随机选取系微扎在宏玦中嵌入水EH】惊生产輕钥噬机系数僅择兄在这一过程中，我们利用了明文Pi和S的模二运算作为转换密码。密钥Gi的kkk两个比特决定了宏块中8x8分块的选择，另两个比特决定了8x8分块中的4x4分块。在水印嵌入过程中，所选的4x4分块中的AC系数A是由4个比特的和所决定的。i宏块的一些特征系数很敏感，它们决定了一旦有些细微的扰乱，视频序列的品质就会降低。P应该被提取出来，以防攻击者想要细微的改变这些特征系数，然后k视频序列的品质就降低了。这些特征系数在宏块中是确实存在的，因此应该切实得考虑它们。在这篇文章中，我们使用宏块中B4分块的水平差分直流DC系数作为4x4一种特征系数来提取P。第二种方法是利用宏块中的垂直差分系数YQ,卩).k在水印嵌入过程中，我们只是利用了4x4内部预测编码的宏块。不用B预测16x16编码宏块的理由是这样的，B内部预测模式已经被帧的平滑区域使用，同时水印16x16的嵌入导致了B内部预测模式的可见性。另一个理由是，B内部预测编码的16x16 16x16哈德玛变换增加了DC系数的去相关性，而且，许多去相关DC系数的值是零。所以，懂得怎样从宏块中提取Pi是很重要的。k公钥P的提取kP应该用一种具有鲁棒性的方法提取，这样就能防止对视频序列的有害影响。k这意味着P的提取不仅具有随机性，而且具有鲁棒性。为了完成目标，一种特性是k利用了人类视觉的敏感性，还有一种是利用B4分块的DC系数。虽然现在有两种4x4特性我们可以使用，但是我们必须找出一种最好的方法来防止攻击者的攻击。我们可以用DC系数本身来提取公钥P。但是在这种方法中存在一种威胁，攻k击者已经有能力用精确的方法改变每个宏块的DC系数，而不影响宏块的总数。这样做的后果是，水印的检测会被完全阻碍，也就是说水印将不可能被提取。对这种行为的后果是可以预见的，尽管这种后果不会造成视频帧品质的改变。另一方面，也可以用图3.1所表示的B4分块的差分DC系数来提取P。使用4x4 k这种方法后，攻击者将很难让版权拥有者对水印的检测不能发生。这是因为，他必须完成一个或多个宏块中DC系数的增加或减少，使P的提取完全不可能。一旦攻k击者完成这项操作，将会造成可见性被辨认出的后果。用Xi(a,P)表示B4分块中4x4的差分DC系数来提取Pi，如图3.1所示，l<a<M,l<0,<MNxN是视频帧的总共k大小。Xi(a,p)二xi (a,p)一xi (a,p)TOC\o"1-5"\h\zB4x4 B4x4Xi(a,p)二迓》xia(a,p)一迓》xia(a,p)B1 B2a=1p=1 4x4 a=1p=1 4x4另一个提取Pi的特征系数是垂直差分系数，Y(a,p)kYi(a,p)=max乙乙y(a,p);whenl<a<M,p=11a=1p=1Yi(a,p)=min艺》y(a,p);whenl<a<M,p=12a=1p=1Yi(a,p)=Yi(a,p)+Yi(a,p);whenl<a<M,p=112当1<a<M,1<p<N,Yi(a,p)时，变化为Yi(a,p)=((艺KYi(a,p)一艺KY‘(a,p)),(艺艺Y，(a,p)一艺艺Y，(a,p)),1212a=1p=1 a=1p=1 a=1p=2 a=1p=2•……,(KKYi(a,p)—KKYi(a,p)),……,(KKYi(a,p)-KKYi(a,p)))1212a=1p=1+n a=1p=1+n a=1p=N a=1p=N公钥P的决定k首先，我们提取第i个宏块中的B4分块的DC系数；第二，我们希望所有这4x4 q些提取的DC系数将呈现一种混乱形式。为了达到这个目的，所有提取的DC系qq数将呈现为DC系数的矢量形式DCv。矢量形式的量化DC系数DCv是在第i个q i q i宏块中的，它是由24个块构成的。亮度分量Y提供了16个块给DCv，而色度分qi

量C和C各提供了4个块给DCv，如下图3.3所示。brqi囹34亮度和色度分量块构成的哉：亮度分量Y 亮度分量Y 色度分量用第i个比特位表示出构成公钥的Pi所在第i个宏块中的位置。公钥在宏块中kTOC\o"1-5"\h\z的位置Pi(j)，是从矢量形式的量化DC系数DCv中获得的。下面的式子就是获得k q i的方法：1)|1当DCvj<)DCvj(1)Pi(j)=<tqi qik]o,当DCv(j)>DCv(j+1)qi qi水印的嵌入过程在压缩域的水印嵌入过程进行之前，首先要进行压缩视频比特流的解码，这是为了更接近熵编码标准。一旦熵编码标准与水印嵌入过程更接近以后，计算量将更少，因此也更适合于实时应用。此外，水印嵌入过程越接近DCT变换过程，对压缩视频比特流的品质影响就越小。在量化之后进行水印的嵌入过程是非常值得的，这是为了确保水印没有被消除，量化过程也没有产生损耗。因此，在这篇文章中，我们准备在重新排序的量化AC系数中嵌入水印。这是因为这样将避免量化过程产生损耗，熵编码与解码是一个快速的过程，水印的嵌入与提取也可以在实时的状态下完成。我们可以发现，Pi实际上是由24个比特构成的，这些比特没有完全被利用。k只有其中的几个比特，在系数A中被选择出来用作水印嵌入。从第i个宏块中选取i的系数A是被修正过了，为了在宏块中嵌入水印信息WM。如下所示的表格3.2揭ii示了所选系数A的修改方法。i表枯3.2第i亍志块中用件水印嵌入的随机系数的修改*V是原始视频序列，V是水印嵌入后的视频序列，S是比例系数，WM是嵌入i第i个宏块中的水印信号，A是第i个宏块中随机选取的用作水印嵌入的修正系数。i从下面的式子中，我们可以得到嵌入水印的视频序列。V*二V+S[（WM）+A] ⑻当 H=（WM+A）时ii（8）式变化为*V二V+SH这只是最大限度改变水印嵌入的量化系数的一步，因此，一个宏块修正的量化步长值和同一个宏块的非量化DCT系数一样大。最终，水印嵌入导致的量化误差造成了视频的品质降低了。附件2：外文原文（复印件）ABSTRACTIntoday'svideodeliveryandbroadcastnetworks,issuesofcopyrightprotectionhavebecomemoreurgentthaninanalogtimes.Thisissimplyduetocopyingofdigitalvideodoesnotresultinthedecreaseinqualitythatoccurswhenanalogvideoiscopied.Oneofthemethodsofcopyrightprotectionistoembedadigitalcodeintothevideosequence.Thedigitalcodeistermedaswatermark..Therefore,theobjectiveofthisprojectistoproposeadigitalvideowatermarkingalgorithmforH.264inthecompressed,domainwhosecomplexityislow.ThevideocodingstandarddecidedtousewastheH.264/MPEG4AVCcompressionstandard.TheproposedalgorithmexploitsthespecificcharacteristicsofthecompressionstandardH.264.Thewatermarktobeembeddedintotheoriginalvideoisrandomlylocalized.Itisonthisfoundationthatourproposedvideowatermarkingalgorithmbasesitssecureness.InthisproposedvideowatermarkingalgorithmforH.264inthecompresseddomain,thewatermarkcanbedetectedwithoutthepresenceoftheoriginalvideosequence.Thewatermarkisblindlyextractedbythehelpoftheselectedmodifiedcoefficient,Aiatthedecoder.PROPOSEDVIDEOWATERMARKNGSCHEMEIntroductionThevideowatermarkingalgorithmforH.264inthecompresseddomainproposedinthisprojectworksatthemacroblocklevelofI-frames.Atthislevel,a16x16sampleregionofavideoframeiscontainedinamacroblock.Fromthe16x16sampleregionofavideoframecontainedinamacroblock,weextractan8x8block.Fromthe8x8blockofthe16x16sampleregionofavideoframecontainedinamacroblock,wefurtherextracta4x4block.TheB1 ,B2,B3and4x4 4x4 4x4B4representthefourdifferent4x4blocksinthe8x8blockofthe16x16sampleregionofavideoframecontainedinamacroblock.This4x4blockistohelpusintheconstructionoftheinputblockof4x4DCTcoefficientsbeforetheFDCT.Forwatermarkembeddingprocess,I-framesarechosenduetotwomajorreasons.First,simplybecausetheirexistenceisveryfundamentalforthevideosequence.Secondly,thetwoframesPandBarehighlycompressedbymotioncompensationandthereislessroominthemtoembedawatermark..MacroblocksinanI-frameareintra-coded.Thisimpliesthateach16x16or4x4lumaregionandeach8x8chromaregionispredictedfromsamplescodedpreviouslyinthesamesliceasindicatedintheTable3.1.Theretwolumapredictionmodesthatareassigneddifferentresponsibilities.Firstisthe4x4lumapredictionmodethatischosenforthedetailedareasoftheframe.Secondisthe16x16lumapredictionmodethatischosenforthesmoothareasoftheframe.Afteranintrapredictioneach4x4blockofresidualdataistransformedbyanintegertransform.Anintegertransformmeansalloperationscanbecarriedoutusingintegerarithmeticwithoutlossofdecodingaccuracy.Ifthemacroblockiscodedinthe16x16intrapredictionmode,theDCcoefficientsofall4x4blocksaretransformed.Thistransformationisdonebya4x4Hadamardtransformafterthe4x4integertransformtodecorrelatethesecoefficientsfuther.lable3J:16x16lumaand8x8chroma/4x4lumaandSxSchromaTypeofIniracodingType uCpredictionmodeDiflerencefWhy?)StructureSimilaiily16x16lumaand8x8chroma16x16lumafor thesmoothareasoftheframe]6x16lumao8x8chromaCb cr+□□bothpredictedfromsamplescodedpreviouslyinthesameslice4兀斗lumaand3x8chroma4x4lumafor thedetailedareasoftheframe4x4lumaoSxSchromacb 匚「+□□Thewatermarkisembeddedinonequantizedcoefficientofamacroblockbytheproposedvideowatermarkingalgorithm.Thequantizedcoefficient,Aiforwatermarkembeddingprocessisrandomlyselected.Thisiswhatguaranteesthesecurityoftheproposedalgorithminthisproject.Visibleartifactsarenotinducedbyembeddingthewatermarkinonlyonequantizedcoefficientinamacroblock.Eventhough,theattackercannotidentifywhichquantizedcoefficienthasbeenchosen.Ifhewantstothemakewatermarkdetectionimpossible,thenhehastochangeatleasthalfofthequantizedcoefficients.Thevideowillbeuselessduetovisibleartifactsinthevideosequenceincasehalfofthequantizedcoefficientsarechanged.AisthequantizedACcoefficientselectedintheMBforwatermarkembeddingprocessbyiusingseveralbitsofthePi.ThePicontrolstheselectionofthequantizedACcoefficientAinthekkiithmacroblockforwatermarkembeddingprocess.Aproposedvideowatermarkingalgorithminthisprojectcanbeunderself-collusionattackincasethesamePiisusedforeveryvideoframe,althoughkthiswouldbeofanadvantageduetotransmissionofaveryshortPi.Toresolvethiskindofdispute,kweneedtohaveseveraldifferentPiutilizedforeveryvideoframe.Thiswouldsolvethedisputeononehandbutalsocreateanotherdisputeontheotherhand.Thecreateddisputeisthat,inthiscaseweneedaverylongPikeytobetransmitted.ThedangeroftransmittingaverylongPikeyisthekkimpracticabilityofourproposedvideowatermarkingalgorithmforH.264inthecompresseddomain.Adisputeofthisnatureisnowresolvedbygeneratingthegeneralkey,Gifromacombinationofakpublickey,Piandasecretkey,S.ThePiisextractedfromsomerobustcharacteristicofthekkkmacroblockandaSispossessedbythecopyrightownerasshowninthefigure3.1.FromeachkmacroblockthePiisextracted.PiispassedtoacryptographicsystemintheplaintextformwithkktheS.ThecryptographicsystemgeneratesaciphertextwhichistheGiforthatspecificikkmacroblock.Inourcaseforthispurposeafastandsimplecryptographicschemecanbeutilizedgiventhattherequirementsofthesecurityforvideowatermarkingsystemsarelessthanthoseofcryptographicsystems.Figure3.1:Generationufkeys,modiikationofselectedcoefficientA,and^latcrmsrkembeddingprocess

Cowrie：hi■SecretOv^'ricr广macrubl-uckRohuitGeneral£forMB2bi.LSuf2bi.isuf4bitsofCowrie：hi■SecretOv^'ricr广macrubl-uckRohuitGeneral£forMB2bi.LSuf2bi.isuf4bitsof(7；—ACcueiTLCLtfnLA(G'—Sx8bluckmMBG-—4x4bl.<ickinMBin4x4bluckfurw^lrrmirkem'birddi.ngIf【忙虬4启门At0Aj irAjUi-ud2=0A.一1ifAjmud2=11A.-1ifAjmud2=0Aj ifAj-mud2=1Rind-umlyScl^tedCu^fTiCLent.A(mudificaiiunwithinLht:MBI-Frim.*RindumCuefTLCLentSeltClLun.-4.Atthispointweuseashiftcipherwithmodulus2thatistosaytheplaintext Pi,andtheS.kkThereare2bitsofgeneratedgeneralkeyGithatdeterminetheselected8x8blockinthekmacroblock.Therearealsoother2bitsthatdeterminetheselected4x4blockinthe8x8block.Forwatermarkembeddingprocess,theAwhichistheselectedACcoefficientinthat4x4blockisideterminedbyasumof4bits.SomecharacteristicsintheMBaresodelicatetothepointthatoncetheyaretemperedwithslightlyinadisorganizedmanner,thequalityperceptionofthevideosequencemustdegrade.ItisthesecharacteristicsthenthatthePshouldbeextracted.Incasetheattackertempersjustslightlytokchangethatexploitedcharacteristic,thenthevideosequencequalityperceptionmustdegrade.SincethesekindsofcharacteristicsdoexistintheMB,thenitisthereforestronglyadvisedtoutilizethem.Itisinthiscontextthat,itwasdecidedinthisthesistoexploitthehorizontalrelativedifferenceoftheDCcoefficientsoftheB4blocksinaMBasoneofthecharacteristictoextracttheP.Thesecond4x4 kexploitationistheverticalrelativedifferenceofthecoefficientsinaMB,Y（a,卩）.Forwatermarkembeddingprocess,itisonlythe4x4intrapredictedMBsthatareutilized.TherearereasonsastowhytheBintrapredictedMBsarenotutilized.TheBintraprediction16x16 16x16modeisbeingutilizedforthesmoothregionsoftheframes.AndalsoatthesametimetheembeddingofthewatermarkcausingvisibleartifactsintheBintrapredictionmode.Theotherreasonis16x16that,theextraHadamardtransformforB16x16intrapredictedMBsdecorrelatestheDCcoefficientsevenmore.Furthermore,manyofthesedecorrelatedDCcoefficientsarezero.Afterallthese,itisthenimportanttoknowhowtoextractthePfromtheMB.PublicKey,PkExtractionThePshouldbemadeinsuchawaythatitisrobust.Thisistopreventsomeharmfulkconsequencestothevideosequence.ThismeansthattheextractionofthePisnotautomaticbutalsorobust.Tofulfillthetarget,oneoftheMBcharacteristicisutilizedtowhichthehumanvisualizationissensitive.OneofthatcharacteristicistheDCcoefficientsoftheB4blocks.Butthen4x4theretwoapproachesinwhichwecanexploitthatcharacteristic.Howeverwearesupposedtoexploitthebestapproachtopreventgivingtheopportunityanattacker.ItispossibletoutilizetheDCcoefficientitselftoextractthepublickey,P.Butthereisdangerkinthiskindofapproach.ThedangeristhattheattackerhasgottheabilityofcarryingoutthechangestotheDCcoefficientofeachandeveryblockbyexactlythesameamount.Bysodoing,thedetectionofthewatermarkiscompletelyblockedandhencewatermarkdetectionimpossible.Theconsequenceforsuchanactionisthevisualizationofbrighterframesordarkerframes.Despitetheseconsequencesthequalityperceptionofeachframeremainsunchanged.Ontheotherhand,itisalsopossibletoutilizetherelativedifferenceoftheDCcoefficientsoftheB4blocksasshowninFigure3.1abovetoextractthePfromtheMB.Applyingthiskindof4x4 kapproach,itbecomessohardfortheattackertomakethePextractionimpossibleforthecopyrightkowner.ThisissimplybecausehemustcarryoutthedecrementorincrementoftheDCcoefficientofeitheroneblockormoretocompletelydisablethePextraction.Oncetheattackercarriesoutthiskkindofoperation,visibleartifactswillberecognizedasaconsequence.Letthe Xi(a,P)representtherelativedifferenceoftheDCcoefficientsoftheB4 blocksasshowninFigure3.1aboveto4x4extractthePifromtheMB,wherel<a<M,l<0<NandMxNisthetvidebSizme.ofthekXiXi(a,P)二xi (a,p)一xi (a,P)B42x4BB42x4Xi(a,PXi(a,P)二XXa=1P=1Xia(a,P)—XXxia(a,P)B14x4a=1P=1AnothercharacteristicfromwhichthePiisextractedistheverticalrelativedifferenceofthekcoefficientsinaMB,Y(a,P).Yi(a,P)=maxXXy(a,P);when1<a<M,P=11a=1P=1Yi(a,P)=minXXy(a,P);when1<a<M,P=12a=1P=1Yi(a,P)=Yi(a,P)+Yi(a,P);whenl<a<M,P=112For1M,1<卩<N,Yi(a,卩)becomesYi(a,P)=((XMX1Yi(a,P)—XMX1Yi(a,P)),(XMX2Yi(a,P)—XMX2Yi(a,P)),1212a=1P=1 a=1P=1 a=1P=2 a=1P=2•……,(XXYi(a,P)—XXYi(a,P)),……,(XXY，(a,P)—XXY，(a,P)))1212PublicKey,PkDeterminationFirstofallweextracttheDCcoefficientsofB44blocksoftheithmacroblock.Secondly,qallthoseextractedDCcoefficientsaresupposedtobepresentedinakeyscrambledstyle.Toqfulfillthis,alltheextractedDCcoefficientsarepresentedinavectorformoftheDCcoefficients,qDCv.ThequantizedDCcoefficientoftheithMBinthevectorform,DCvcanbemadeupofqiqitwentyfourelements.Thelumacomponent,Ycontributes16elementstotheDCvwhereastheqichromacomponentcontributes4elementsfromeachofitssubcomponent,CandCasseenbrfromtheFigure3.3below.Figuir3.3:Lumuandchromatnmpnncntcontributionidckmcntiitnthe,DCFiguir3.3:Lumuandchromatnmpnncntcontributionidckmcntiitnthe,DCLetithrepresentthepositionofthebitsthatmakeupapublickeyinanithmacroblock,Pi.kThebitsofthepublickeyinamacroblock,Pi(j)areobtainedfromthequantizedDCcoefficientsk

DCv(j+1)qiDCv(j+1)qiDCv(j+1)qiPi(j)二1,ifDC”(Pi(j)二0,ifDC”(j)>

qiVIDEOWATERMARKEMBEDDINGPROCESSInacompresseddomainbeforecarryingoutthewatermarkingprocessfirstdecodethecompressedvideobitstream.Thisistobringnearertheentropycodinglevel.Oncetheentropycodinglevelisbroughtnearertothewatermarkembeddingprocess,thenthecomputationcomplexbecomeslessandhencemoresuitableforrealtimeapplications.Furthermore,thenearerthewatermarkembeddingprocessistotheD