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基于H.264标准的视频水印技术在网络学习平台中的应用与实现

作　者: 朱艳
导　师: 刘强；邵军
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: DCT量化系数鲁棒性数字水印盲检测 H.264
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
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内容摘要

随着多媒体技术及互联网技术的迅速发展,使得包括视频类型资源在内的大量多媒体产品能够迅速传播,有了这些内容生动丰富、形式灵活多样的网络资源的支持,也能进一步促进网络服务的多样化和人性化发展,其中对网络化学习服务更是产生了广泛和深刻的影响。与此同时网络资源在实际使用中混乱无序,大量多媒体产品被非法复制、侵权使用和恶意篡改的现象也日益严重。因此,如何有效地保护这些数字产品的安全就成为急需解决的问题。本文首先介绍了本课题的研究背景和意义,并总结了国内外关于数字水印技术及视频水印技术的研究现状。根据当数字产品缺乏有效版权保护的客观情况,以及数字水印处理系统开发的功能需求,明确了本文的研究目标和研究思路,同时对论文的组织结构进行了总体设计。然后本文从实现数字水印技术的相关理论进行逐步深入地分析,内容包括数字水印有数字视频水印的含义、水印技术的分类、水印技术的攻击方法及评价标准、视频水印的主要算法等,在着重H.264视频编码标准内容及特点进行分析后,针对其码流相对低普遍适用于网络平台的特性,提出了一种基于该标准的鲁棒性水印算法。其次本文对这一算法的具体实现过程进行了深入分析,首先对二值水印图像进行Arnold变换,随后将其扫描为二值序列并进行扩频处理生成新的二值水印序列,然后根据一定的条件进行判断,对视频源选择合适的水印嵌入位置以进行水印后续处理。在本文中针对H.264编码标准的特点分析,确定采用在相对独立的I帧中嵌入水印,并且根据H.264标准中视频的压缩是基于DCT变换,所以进一步确定将水印处理算法内嵌到DCT变换过程,以提高水印算法的搞抗攻击能力,最后确定将水印信号嵌入到DCT域的AC分量中为了提高水印的掩蔽特性,防止水印被非法解析,通过这种设计思路也可以使水印提取时不需要对压缩码流完全解码,具有盲提取功能。再次为了验证这一算法的可行性,本文结合某网络学习平台需要对部分视频产品进行版权保护的服务需求,在现有平台上扩展了一个基于H.264视频压缩编码的水印处理系统,本文给出了该水印处理系统的具体实现过程,包括功能划分、算法分析、工具选择、界面设计及代码编写等内容,最后对该系统进行了水印处理及防攻击能力测试,实验结果表明,该系统能够满足实时随机检测的需要,并具有必要的抗攻击能力,具有一定的实用性。最后,本文针对数字视频水印技术的研究及实践中存在的问题进行了总结,并对如何提高水印技术的服务性能而采取的进一步技术手段进行了设想,也对水印技术的未来应用进行了展望。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 数字水印的发展和研究现状  12-14
  1.3 数字水印的应用  14-15
  1.4 本文主要研究内容与结构安排  15-17
第二章视频水印技术理论  17-39
  2.1 视频水印的主要特征及分类  17-19
  2.2 视频水印的性能评估及防攻击问题  19-22
  2.3 视频数字水印技术及算法分析  22-29
    2.3.1 视频水印处理的主要技术  22-25
    2.3.2 基于原始视频的水印算法  25-27
    2.3.3 基于视频编码的水印算法  27-28
    2.3.4 基于压缩视频的水印算法  28-29
  2.4 H.264 视频编码标准  29-38
    2.4.1 H.264 标准的档次和级别  29-30
    2.4.2 H.264 的分层处理  30-32
    2.4.3 H.264 编解码关键步骤解析  32-38
  2.5 本章小结  38-39
第三章基于H.264 的鲁棒性盲水印算法  39-51
  3.1 算法总体描述  39
  3.2 水印图像预处理  39-42
  3.3 水印嵌入  42-48
    3.3.1 视觉特性及视频结构分析  42-44
    3.3.2 水印嵌入位置选取  44-45
    3.3.3 水印嵌入过程实现  45-48
  3.4 水印信号的提取检测  48-50
  3.5 本章小结  50-51
第四章基于H.264 视频水印处理系统的实现  51-64
  4.1 需求分析  51-52
  4.2 开发技术及工具选择  52-54
  4.3 MATLAB 相关函数及访问机制  54-56
  4.4 水印处理模块的实现  56-59
  4.5 系统测试及性能分析  59-64
第五章总结与展望  64-66
  5.1 本文工作总结  64-65
  5.2 进一步研究工作  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-71

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