- 课题研究背景与意义
随着网络技术及多媒体技术的发展，我国涌现出了大量以流媒体技术为核心业务的企业，且这些企业的发展态势良好，发展前景广阔，这也吸引了越来越多的自由职业者及组织参与到多媒体创作中。但是随着计算机网络的普及，多媒体信息能够更加快速、更广泛的在互联网上传播，这使得信息安全、知识产权保护和身份认证等问题变得突出。为了解决多媒体版权侵犯及非法拷贝等问题，人们在加密和数字水印领域进行了广泛的探索。
加密可以保证多媒体文件在供应者和获取密钥的用户之间安全传输，但是用户获取到加密的多媒体文件后，加密算法便不再起作用，用户可将解密出的文件进行拷贝传输，同样可能造成非法拷贝等问题。数字水印能够隐性的将版权信息嵌入在音频、图像、视频等多媒体文件中，不易被普通人察觉，也不易被攻击或去除。因而数字水印技术在多媒体版权保护中应用更加广泛。
图像的数字水印技术相对成熟，既有基于频域变换的相关算法也有变换域相应的算法。视频是图片以一定的帧率进行平滑播放得到的连续画面，因而对视频水印算法的研究可以优先参照图像的数字水印相关研究，将视频分解为视频帧，选取相应的帧图像进行水印嵌入，最终合成视频，完成视频水印的嵌入。
- 国内外研究现状
从20世纪90年代初期数字水印受到关注以来，陆续有许多可谓经典的算法诞生，目前，有基于空域和基于变换域的两类主流数字水印嵌入方式。作为一门交叉学科，数字水印技术涉猎的知识普遍，目前这一领域还处于不断上升的起步时期，众多的学者研
究人员致力于成立完整的理论基础，评判理论和测试标准。
1 国外发展史：
在20世纪90年代末期一些公司开始正式地销售水印产品。在图像水印方 面，美国的Diginarc公司率先推出了第一个商用数字水印软件，而后又以插件形式将该软件 集成到Adobe 公司的 Photoshop和CordDraw图像处理软件中。该公司还推出了媒体桥(Mediabridge)技术，利用这项技术用户只要将含有Digimac水印信息的图片放在网路摄像机推出的Lavellt软件，能够在任何扫描的图片中隐藏若干字符，这些字符标记可以作为原始文件出处的证明，也就是说任何电子图片无论是用于Ward文档、出版物，还是电子邮件或者网页，都可以借助于隐藏的标记知道它的原始出处。AlpVision的SafePaper是专为打印文档设计的安全产品，它将水印信息隐藏到纸的背面，以此来证明该文档的真伪。SafePaper可用于证明一份文件是否为指定的公司或组织所打印，如医疗处方、法律文书、契约等，还可以将一些重要或秘密的信息，如商标、专利、名字、金额等，隐藏到数字水印中。欧洲电子产业界和有关大学协作开发了采用数字水印技术来监视复制音像软件的监视系统，以防止数字广播业者的不正当复制的行为。
2 国内发展史：
随着技术信息交流的加快和水印技术的迅速发展，国内一些研究单位也已逐步从技术跟踪转向深入系统研究，各大研究所和高校纷纷投入数字水印的研究，其中比较有代表性的有哈尔滨工业大学的孙圣和、牛夏牧、陆哲明等，天津大学的张春田、苏育挺等，北京邮电大学的杨义先、钮心忻等，中国科学院自动化研究所的刘瑞祯、谭铁牛等，他们是国内较早投入水印技术研究且取得较好成绩的科研单位。我国于1999年12月11日，由北京电子技术应用研究所组织，召开了第一届信息隐藏学术研讨会(CIHW)，至今已成功的举办了四届，很大程度地推进了国内水印技术的研究与发展。同时，国家对信息安全产业的健康发展也非常的重视，在2003年的《科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》中，明确指出了对于“数字产品产权保护（基于数字水印、信息隐藏、或者网络认证等先进技术)”和“个性化产品(证件)的防伪(基于水印、编码、或挑战应答等技术)”等多项防盗版和防伪技术予以重点支持。现在国内已经出现了一些生产水印产品的公司，其中比较有代表性的是由中科院自动化研究所的刘瑞
祯、谭铁牛等人于2002年在上海创办了的一家专门从事数字水印、多媒体信息和网络安全、防伪技术等软硬件开发的公司——上海阿须数码技术有限公司，公司现从事数 字证件、数字印章、PDF文本、分块离散图像、视频、网络安全等多方面数字水印技术的研究，现在这家公司已申请了一项国际和三项国家数字水印技术专利。虽然数字水印在国内的应用还处于初级阶段，但水印公司的创办使得数字水印技术在国内不仅仅只停留在理论研究 的层面上，而是从此走上了实用化和商业化的道路。
C++介绍随着多媒体技术和图像图形技术的不断进展，可视化技术受到愈来愈多运算机专业和非专业人员的青睐。MicrosoftVisualC++，（简称VisualC++、MSVC、VC++或VC）的开发工具，VisualC++自诞生以来一直作为Windows环境下最要紧的应用开发系统之一。VisualC++开发系统能够完成各类各样的应用程序开发，从底层软件直到上层直接面向用户的软件。VisualC++是一个专门好的可视化编程工具，以拥有“语法高亮”（自动编译功能）和高级除错功能而著称，专门是整合了微软视窗程式设计、三维动画DirectXAPI，Microsoft.NET框架。利用VisualC++环境开发Windows的应用程序大大缩短了开发时刻，界面友好，便于程序员操作，VisualC++壮大的调试功能也为大型复杂软件的开发提供了有效的排错手腕。比如它许诺用户进行远程调试，单步执行等。还有许诺用户在调试期间从头编译被修改的代码，而没必要从头启动正在调试的程序。VisualC++的编译及建置系统以预编译头文件、最小重建功能及累加连结著称。
课题研究的内容及技术指标
本课题就是基于现有的图像数字水印技术，将视频按帧分解，选取纹理最为密集的几帧，使用离散小波变换算法，结合奇异值分解，将视频帧分解为不同的频段，在高频中进行水印信息的嵌入，最后用含有水印的视频帧合成新的视频，完成视频水印的嵌入。
1. 研究内容
具体研究内容如下：
本课题就是基于现有的图像数字水印技术，将视频按帧分解，选取纹理最为密集的几帧，使用离散小波变换算法，结合奇异值分解，将视频帧分解为不同的频段，在高频中进行水印信息的嵌入，最后用含有水印的视频帧合成新的视频，完成视频水印的嵌入。
（1）编写数字水印加入与提取的核心模块，能够利用LSB等方式进行水印的加入和提取
（2）编写图像读入和保留模块，能够读取和保留至少1种常见的图像文件格式
（3）加入和水印操作相关的菜单、对话框等界面，方便对水印的各类处置，支持鼠标和键盘的操作
（4）熟悉数字图像水印加入和提取软件开发的进程
（5）完成系统代码的编写、调试和试运行
1.1基础学习
（1）学习数字水印叠加算法的基本原理
（2）运用嵌入式实现操作
（3）运用C++实现
1.2算法研究
在嵌入式平台实现数字水印叠加算法，并对结果进行验证与分析。
1.3实验过程
（1）算法验证需要通过VS对于水印叠加算法进行验证
（2）在仿真软件平台部署相应算法按照方案逐一实现各个流程
（3）调试模型以达到预期指标
2.技术指标
（1）学习数字水印叠加算法的基本原理，能够实现水印信息的内容可定制
（2）利用摄像头采集图像并进行水印叠加，最后利用LCD显示屏进行实时显示
（3）视频处理速率：不小于24帧/秒
工作方案及进度安排
1.数字水印技术的基本原理：
数字水印的主要目的是将特定的信息加入到需要保护的媒体信息中，加入的信息一般是能够代表媒体信息版权的内容，如公司标志、媒体作者、特定代码等，而且要保证数字水印能够抵抗一定的攻击，而不被轻易的破坏和修改，同时数字水印要能够被提取或者能够被检测到。数字水印的具体内容、算法、提取或检测过程根据实际应用有不同的要求。
数字水印的嵌入过程，加入密钥可以提高数字水印的隐蔽性、抗攻击性，而并非是必须的。根据用途不同，嵌入的水印有些是需要还原的，而有些则只需验证水印的存在性，前者需要数字水印的提取算法，需要数字水印的检测算法，根据具体的水印算法，嵌入或提取的过程可能有所不同。
2.LSB算法的基本原理:
对空域的LSB做替换，用来替换LSB的序列就是需要加入的水印信息、水印的数字摘要或者由水印生成的伪随机序列。由于水印信息嵌入的位置是LSB，为了满足水印的不可见性，允许嵌入的水印强度不可能太高。然而针对空域的各种处理，如游程编码前的预处理，会对不显著分量进行一定的压缩，所以LSB算法对这些操作很敏感。因
此LSB算法最初是用于脆弱性水印的。
3.LSB算法基本步骤:
（1）将得到的隐藏有秘密信息的十进制像素值转换为二进制数据
（2）用二进制秘密信息中的每一比特信息替换与之相对应的载体数据的最低有效位
（3）将得到的含秘密信息的二进制数据转换为十进制像素值，从而获得含秘密信息的图像
4.技术路线：
将二值图像作为水印信号，采用离散余弦变换（DCT）设计了水印的嵌入算法。利用当前国内外十分流行的工程设计和系统仿真软件实现此算法。
