压缩域脆弱视频水印

论文摘要

近年来,随着互联网的日益普及和壮大,各种数字产品不断出现并广泛应用在各个领域。但是随着数字视频处理技术的迅速发展,使得数字视频的制作,拷贝,编辑和传输变得越来越容易。在这种情况下,产生了大量的难以区分的盗版数字视频产品,并引发了一系列的版权问题。因此数字版权保护技术的研究就变得越来越重要。而数字水印技术的出现,为该问题的解决提供了有效的方案。其原理是:在数字视频中嵌入特定的信息,比如所有者身份信息,开发者版权信息,产品交易信息等,然后通过水印的提取来确定数字视频的版权所有者或进行交易跟踪。本文的主要研究内容是基于H.264的脆弱视频水印算法。H.264是MPEG-4压缩标准中的一个分支。由于H.264编码器的多种可选择的帧内预测以及高精度的帧间运动预测等多种特殊的实现机制,使视频压缩率进一步得到提高。甚至被公认为现今最优秀的视频编解码器之一。由于视频数据量巨大,互联网中的数字视频一般都要经过压缩后再进行存储和传输。因此研究压缩域视频水印更具现实意义。本文研究了压缩域视频水印算法及其理论。介绍了数字视频水印系统的分类和特性,以及视频水印常见的嵌入方案。之后介绍了H.264编解码基本流程和H.264不同于其他视频压缩标准的特点。最后简述了几种比较常见的基于H.264的压缩域视频水印算法。本文提出了一种新型的有别于传统意义上的基于H.264的脆弱视频水印算法。在嵌入的位置上,我们在经过整数余弦变换和量化后的帧内预测残差作为嵌入点,而传统的脆弱视频水印则选择在运动矢量中嵌入水印;在嵌入算法对非法攻击和合法攻击的识别上,因为水印对二者的反映是可区分的,我们提出了阈值界定法,而传统的脆弱视频水印采用显而易见的肉眼可识别度为界定。最后,给出了实验结果和数据,证明了算法的正确性和可行性,而阈值界定法的意义在于对非法攻击的识别和检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 数字水印的基本框架
• 1.3 数字水印的应用领域
• 1.4 数字水印的攻击方式
• 1.5 本文研究内容和章节安排
• 第2章 视频水印特性及相关技术
• 2.1 视频水印的分类
• 2.2 视频水印的特性
• 2.3 视频水印的技术要求
• 2.4 视频水印嵌入方案比较
• 2.4.1 前置式视频水印技术
• 2.4.2 内置式视频水印技术
• 2.4.3 后置式视频水印技术
• 2.5 本章小结
• 第3章 H.264 编码标准及相关水印算法
• 3.1 视频压缩的基本概念
• 3.2 H.264 编解码基本流程
• 3.3 H.264 的编码特点
• 3.3.1 帧内预测
• 3.3.2 帧间预测
• 3.3.3 整数余弦变换
• 3.3.4 去块效应滤波器
• 3.3.5 熵编码
• 3.4 H.264 视频水印典型算法
• 3.4.1 基于帧内量化后DCT系数的水印技术
• 3.4.2 基于帧间预测运动矢量的水印技术
• 3.4.3 基于熵编码码流的水印技术
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于H.264 的压缩域脆弱水印的研究
• 4.1 基于H.264 的脆弱水印的技术要求
• 4.2 水印嵌入位置的选择
• 4.3 水印嵌入算法的描述
• 4.3.1 H.264 的量化器
• 4.3.2 抖动调制原理
• 4.3.3 最佳预测模式的选择
• 4.3.4 水印嵌入及提取步骤
• 4.3.5 仿真结果
• 4.4 水印对合法攻击和非法攻击的反映分析
• 4.4.1 水印对合法攻击的反映
• 4.4.2 水印对非法攻击的反映
• 4.5 阈值的界定及其意义
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢