论文题目: 图像认证及视频数字水印的若干算法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制科学与工程
作者: 叶登攀
导师: 王执铨,戴跃伟
关键词: 密码学,数字水印,多媒体认证,视频,图像
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着网络技术和信号处理技术的快速发展，多媒体数据的内容保护和版权问题引起了人们的广泛关注。密码学方法加密了多媒体对象的内容，在一定范围内起到了保护作用。然而，这仍然不能阻断盗版者和恶意内容篡改者的步伐。一旦多媒体数据被解密后，针对被保护对象的非法拷贝或篡改现象依然无法控制。另一种多媒体保护技术——数字水印技术的兴起，有可能填补传统密码学保护手段的安全漏洞。 数字水印技术通过向被保护的多媒体数据中加入透明的秘密信息，来达到标识、鉴别、控制或隐藏信息等作用。在数字水印技术快速发展的过程中，内容认证和版权保护应用扮演了两个最主要的驱动力。本文研究目的是：根据不同的应用背景(医疗和军事等高保真图像应用、视频监控应用以及实时视频点播应用)，对图像认证及视频数字水印的现有算法深入研究，以期能设计出性能更优越的新的或改进的数字水印算法和方案。 论文的创新点和主要研究成果如下： 1 提出了一种基于多特征的JPEG图像的无损水印认证算法 研究了图像认证水印技术，随后提出了一种多特征无损认证水印算法。该算法首先采用图像的多个域的内容特征作为认证过程的特征参数，然后将特征参数作为水印以一种新的无损嵌入方法嵌入到JPEG图像中。实验表明，多特征的提取能减少认证方案的漏警概率，并且这种新的无损水印方法还能够承受合适的压缩处理。 2 设计了一种基于视频语义内容的双重认证视频水印方案 该方案首先在图像边缘认证水印技术的基础上，提出了结合MPEG-2的编码原理的运动对象的局部认证思想。其次，提出了一种以图像组为单位的自认证和带自恢复功能的水印算法。实验证明，该方案完全满足视频语义认证的需要。 3 提出了两种改进的基于运动矢量的视频水印算法 首先，提出了一种基于CDMA扩频技术的运动矢量水印算法。该算法在压缩视频的大量运动信息中嵌入CDMA形式的水印。相比传统的基于运动信息的视频水印算法，这种CDMA形式的算法对抗几种典型视频水印攻击的能力大为提高。 其次，提出了一种基于网格投影的运动矢量水印算法。在MPEG-2视频编码的块匹配原理中，引入网格结构并阐述了网格嵌入的原理。该算法运用了一种次优匹配的思想，旨在改善水印改动后的视频视觉质量。在不影响实时性的基础之上，算法的稳健性相比传统运动矢量水印算法有一定程度的提高。
论文目录:
1 绪论
1.1 数字水印的研究意义和背景
1.2 数字水印的应用和基本特性
1.3 数字水印的理论框架和性能评估
1.3.1 数字水印一般原理
1.3.2 数字水印算法的性能评估
1.4 国内外研究现状及分析
1.4.1 图像认证水印算法
1.4.1.1 用于图像完全认证的脆弱数字水印
1.4.1.2 用于图像内容认证的半脆弱数字水印
1.4.1.3 用于图像认证的无损水印
1.4.2 视频水印算法
1.4.2.1 原始视频水印
1.4.2.2 压缩视频水印
1.4.3 近期研究动态
1.5 本文的主要工作与结构安排
2 用于图像认证的多特征无损水印算法
2.1 图像水印认证技术
2.1.1 数字认证水印与数字签名的比较
2.1.2 水印认证问题描述和一般模型的定义
2.2 基于多特征的用于JPEG图像的无损认证水印算法
2.2.1 无损认证
2.2.2 多特征提取
2.2.3 水印在JPEG图像中无损嵌入的实现
2.2.4 实验结果和分析
2.3 本章小结
3 基于语义内容的双重认证视频水印方案
3.1 视频信息特点
3.1.1 视频信息的编码标准
3.1.2 视频信息的时空掩蔽效应
3.2 视频水印算法性能要求
3.3 用于认证的视频水印技术
3.4 基于图像组的一种自认证和自恢复的视频水印方案
3.4.1 基于图像/视频内容语义的特征提取
3.4.2 视频特有篡改攻击的考虑
3.4.3 篡改、丢失视频帧内容的恢复
3.4.4 系统方案的说明
3.4.4.1 基于图像组内Ⅰ帧的认证和自恢复
3.4.4.2 边缘比特图的提取和完整性评估
3.4.4.3 基于MPEG-2的运动区域检测
3.4.4.4 局部认证算法
3.4.4.5 图像组对
3.4.5 实验结果和分析
3.5 本章小结
4 基于运动信息的视频水印算法
4.1 基于CDMA技术的运动矢量水印算法
4.1.1 CDMA的基本原理以及水印系统中的CDMA概念
4.1.2 基于运动矢量的CDMA水印算法
4.1.3 实验结果和分析
4.2 基于网格投影的运动矢量水印算法
4.2.1 网格法嵌入原理
4.2.2 基于直方图统计特征的次优匹配准则
4.2.3 水印的嵌入/提取算法
4.2.4 实验结果和分析
4.3 本章小结
5 用于版权保护的实时视频水印方案
5.1 基于块分类的自适应MPEG-2视频水印方案
5.1.1 基于MPEG编码结构的块分类器
5.1.2 实时自适应的MPEG-2视频水印算法
5.1.3 实验结果和分析
5.1.3.1 块分类中的阈值选择
5.1.3.2 加水印视频的视觉质量
5.1.3.3 鲁棒性分析
5.1.3.4 实时性
5.2 基于快速运动分割的MPEG-2视频水印方案
5.2.1 MPEG-2视频中的运动块分割
5.2.2 水印的嵌入算法
5.2.3 水印的检测算法
5.2.4 实验结果和分析
5.3 本章小结
6 结束语
致谢
参考文献
读博期间发表的论文及参与的科研项目
发布时间: 2006-12-06
参考文献
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- [7].数字水印技术研究[D]. 孙水发.浙江大学2005
- [8].抗几何攻击的鲁棒数字水印技术的研究[D]. 邓铭辉.哈尔滨工程大学2005
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相关论文
- [1].海量多媒体数字水印技术研究[D]. 吴国民.浙江大学2007