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基于Simmons门限方案的视频水印技术

作　者: 胡凡
导　师: 杜耀刚
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 密码学
关键词: 门限方案秘密图像共享 H.264 视频水印
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
引　用: 0次
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内容摘要

随着多媒体及互联网技术的迅速发展，网络带宽不断提高，越来越多的图像、音视频等数字作品在互联网中广泛传播。在多媒体信息更加迅速传播的同时，也引起了诸多版权侵犯或纠纷问题。而近年来三网融合、云计算等新兴业务及技术的出现，使版权保护问题变得更加紧迫。数字水印技术作为版权保护领域的重要技术手段，一直是该领域的研究热点之一。本文的主要研究内容就是针对新一代视频压缩标准H.264的数字视频水印技术。首先，本文对数字水印的发展、现状及热点做了详细的介绍，并针对数字视频水印的研究情况作了详细分析。根据密码学中秘密共享方案的有关理论，提出了一种基于Simmons门限理论的H.264视频水印方案。该方案将水印图像分割为n份秘密子图像，其中任意t份（t<n）可还原出原始水印信息。将t份子份额嵌入到视频序列的不同亮度帧中，可提高水印算法的鲁棒性，能有效抵抗帧删除及其它类型攻击。其次，本文提出了一种在H.264帧内亮度预测模式下减少误差积累的算法，该算法针对H.264编码器帧内亮度预测模式的特性，可有效选取水印嵌入位置，减少水印嵌入产生的误差累积，从而保证视频质量。最后，本文对水印方案各模块的matlab以及C语言实现过程进行了介绍。通过修改H.264编码器及解码器的源代码，将本文提出的水印算法应用到H.264视频编码器及解码器中。同时对该方案的相关性能，如隐蔽性、抗噪声攻击、抗压缩攻击、抗帧删除攻击进行了编程测试。对测试数据进行分析并与其他水印方案进行比较，结果表明，本文提出的水印方案在信息隐藏和版权保护方面具有较好的理论及应用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题研究背景及意义  7
  1.2 水印技术的发展及现状  7-8
  1.3 本文的主要工作及章节安排  8-11
第二章视频水印相关技术研究  11-27
  2.1 视频水印概述  11-15
    2.1.1 数字水印特性  11-12
    2.1.2 视频水印的特征和性能要求  12
    2.1.3 视频水印的性能评价方法  12-14
    2.1.4 视频水印的应用领域  14-15
  2.2 H.264 视频压缩标准简介  15-23
    2.2.1 视频信息的概念及特点  15
    2.2.2 H.264 视频标准起源  15-16
    2.2.3 H.264 档次和结构简介  16-17
    2.2.4 H.264 编解码器（ CO D EC ）介绍  17-19
    2.2.5 H.264 关键编码技术简介  19-23
  2.3 秘密共享技术简介  23-25
    2.3.1 Shamir 门限方案  23-24
    2.3.2 Simmons 门限方案  24
    2.3.3 Asmuth - Bloom 门限方案  24-25
  2.4 本章小结  25-27
第三章水印预处理方案研究  27-37
  3.1 经典水印图像置乱方法简介  27-29
    3.1.1 Arnold 置乱算法定义  27-28
    3.1.2 算法仿真结果  28-29
  3.2 基于混沌理论的水印图像置乱  29-31
    3.2.1 混沌水印置乱产生背景  29
    3.2.2 基于 logistic 混沌理论的序列生成算法  29-30
    3.2.3 基于 logistic 序列的水印图像置乱算法  30-31
  3.3 秘密图像共享技术简介  31-33
    3.3.1 秘密图像共享与水印系统的关系  31-32
    3.3.2 秘密图像共享理论的产生背景  32
    3.3.3 基于 Shamir 门限方案的图像置乱简介  32-33
  3.4 基于 Simmons 门限方案的秘密图像共享  33-35
    3.4.1 提出基于 Simmons 门限方案的秘密图像共享算法  34-35
    3.4.2 算法仿真结果  35
  3.5 本章小结  35-37
第四章基于 Simmons 门限理论的视频水印系统  37-47
  4.1 引言  37
  4.2 现有视频水印方案研究  37-40
    4.2.1 经典视频水印方案分类  37-39
    4.2.2 典型的压缩域视频水印方案分析  39-40
  4.3 视频水印系统总体结构设计  40-41
  4.4 水印预处理模块  41
  4.5 水印位选择模块  41-43
    4.5.1 误差累积分析  41-42
    4.5.2 水印位选择算法  42-43
    4.5.3 水印位选择模块结构  43
  4.6 水印嵌入模块  43-44
    4.6.1 水印位嵌入方式  43-44
    4.6.2 水印位嵌入算法  44
  4.7 水印提取模块  44-45
  4.8 本章小结  45-47
第五章算法实现与性能测试  47-59
  5.1 算法实现过程  47
  5.2 水印预处理实现过程  47-50
    5.2.1 混沌图像置乱模块  47-48
    5.2.2 秘密图像共享模块  48-50
  5.3 水印嵌入模块  50-52
    5.3.1 概述  50
    5.3.2 H.264 编码器程序结构  50
    5.3.3 水印嵌入函数  50-51
    5.3.4 水印嵌入功能实现  51-52
  5.4 水印提取模块  52-53
    5.4.1 概述  52
    5.4.2 子水印提取函数  52-53
  5.5 视频水印系统性能测试  53-58
    5.5.1 实验环境和数据  53-54
    5.5.2 不可见性对比  54-56
    5.5.3 压缩攻击测试  56-57
    5.5.4 噪声攻击测试  57
    5.5.5 帧删除攻击测试  57-58
  5.6 视频水印系统性能总结  58-59
第六章总结与展望  59-61
  6.1 论文工作总结  59-60
  6.2 工作展望  60-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
研究成果  67-68

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