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基于空时指纹的视频内容主动认证方法研究

作　者: 田一添
导　师: 蒋兴浩; 孙锬锋
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 内容认证 版权保护 空时特征 指纹 视频水印
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 26次
引　用: 0次
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内容摘要


随着数字视频技术日益广泛的应用，视频成为信息记录和取证的重要媒介，其内容的合法性认证成为亟待解决的热点问题。合法性认证问题主要包括两方面内容。一方面，视频的所有者的身份必须得到验证，即视频来自合法的拥有者；另一方面，作为信息载体，视频的内容必须具有合法性，即视频内的语义信息是真实正确的，没有经过任何语义上的修改。视频内容认证方案包被动认证方案和主动认证方案两种形式。被动认证方案通过待检测视频生成待验证的指纹信息，并与从可信源获取的对应指纹进行比对来完成内容热证；主动认证方案则通过视频水印等信息隐藏方式，在视觉不可见的情况下将指纹信息直接嵌入到视频中。本文重点研究视频内容的主动认证方案，系统分析了主动认证方案的功能需求与框架结构，并结合H.264编解码原理对主动认证方案涉及的视频指纹和视频水印两类算法进行全面总结和分析。在此基础上，论文完成了如下研究工作：1.提出了基于空时特征的H.264视频指纹提取技术。算法利用帧间残差信息，通过预处理以及改进的二值化算法将残差转化为二值空时特征；通过散列算法将空时特征、帧序号以及用户私钥转化为最终的视频指纹，保证指纹的不可伪造性。实验表明指纹提取算法在重压缩情况下具有鲁棒性，同时具有内容依赖性，能够感知视频内容的变化包括帧内的改变及帧在序列中位置的改变。算法还具有实时性的特点，能够有效地集成在H.264的编解码器中。2.提出了基于置乱码本的H.264水印方法。通过正交码本和置乱操作，生成具有正交性和伪随机性的水印序列集合；算法结合视觉特性和实验统计数据分析，在H.264的整数变换域实现嵌入系数的选取，保证了水印的不可见性和检测正确率；混沌序列同时被用于选择嵌入宏块，增强了水印的安全性。实验表明算法生成的水印序列在阈值设置合适的情况下能够有效地表示指纹信息，对重压缩具有一定的鲁棒性，同时具有不可见性。3.整合指纹提取算法和水印算法，构建主动认证方案。实验结果表明本文方案能够有效检测帧内篡改和帧间篡改，定位被篡改帧，对重压缩也具有一定的鲁棒性。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第一章 绪论  12-19
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 相关研究发展现状  13-17
    1.2.1 视频水印  13-15
    1.2.2 视频指纹  15-16
    1.2.3 视频内容认证  16-17
  1.3 本文的创新性工作  17
  1.4 论文主要工作与章节安排  17-19
第二章 相关理论基础  19-36
  2.1 视频内容认证概述  19-21
    2.1.1 内容安全威胁  19-20
    2.1.2 认证方案功能和结构  20-21
  2.2 H.264 相关原理  21-26
    2.2.1 H.264/AVC 编码结构  21-23
    2.2.2 帧内预测  23-24
    2.2.3 整数变换及量化  24-26
  2.3 指纹提取算法分析  26-30
    2.3.1 图像指纹提取算法  26-27
    2.3.2 视频指纹提取算法  27-29
    2.3.3 H.264 编码对指纹提取的影响  29-30
  2.4 视频水印  30-35
    2.4.1 水印的性能要求  30-32
    2.4.2 H.264 下的水印算法分析  32-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章 基于空时特征的 H.264 视频指纹提取研究  36-49
  3.1 认证方案整体结构  36-37
  3.2 指纹提取算法基本思想  37-38
  3.3 指纹提取算法框架与步骤  38-45
    3.3.1 空时特征提取  39-44
    3.3.2 指纹构造  44-45
  3.4 仿真实验  45-48
    3.4.1 实验数据及条件  45-46
    3.4.2 特征鲁棒性实验  46-48
    3.4.3 算法实时性实验  48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 基于置乱码本的 H.264 水印方法研究  49-67
  4.1 水印设计思想  49-52
    4.1.1 容量分析  49-50
    4.1.2 鲁棒性和不可见性分析  50-51
    4.1.3 安全性分析  51-52
  4.2 算法框架与步骤  52-60
    4.2.1 水印生成及嵌入  52-58
    4.2.2 水印检测  58-60
  4.3 仿真实验  60-66
    4.3.1 实验数据及条件  60-61
    4.3.2 嵌入系数选取实验  61
    4.3.3 嵌入强度及不可见性实验  61-63
    4.3.4 检测阈值实验  63-65
    4.3.5 鲁棒性实验  65-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章 认证方案总体实验分析  67-72
  5.1 实验数据及条件  67-68
  5.2 帧内篡改检测实验  68-69
  5.3 帧间篡改检测实验  69-71
  5.4 本章小结  71-72
第六章 总结与展望  72-74
  6.1 工作总结  72
  6.2 工作展望  72-74
参考文献  74-80
致谢  80-82
攻读硕士学位期间发表或录用的论文  82
攻读硕士学位期间参加的课题与项目  82-83
附件  83

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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