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基于脆弱水印的视频完整性认证研究

作　者: 侯志宇
导　师: 唐向宏
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数字水印 视频水印 离散余弦变换 脆弱水印 MPEG 人类视觉系统 篡改定位 恢复水印
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


近年来,数字多媒体信息应用取得了快速的发展,宽带网络的普及使得多媒体信息的传播越来越方便快捷。信息的完整性认证是信息安全研究的重要问题,数字水印技术则是实现完整性认证的重要手段。数字水印技术成为多媒体版权保护研究的热点,其中视频水印又是重点和难点。本文根据离散余弦变换在水印技术中的应用前景和方法,结合视频流自身特点和MPEG压缩技术,探讨了基于原始视频流的DCT变换与MPEG压缩技术相结合的视频脆弱水印算法。论文主要的研究工作与创新点如下：1.系统综述了数字视频水印技术的基本概念、技术要求、典型应用以及国内外研究现状,深入分析了视频水印系统中的关键技术,如水印生成、水印嵌入、水印攻击问题、评价基准等。在此基础上利用DCT变换良好的能量-频分特性,重点研究了几种典型DCT域脆弱水印算法原理,并对算法性能进行了分析与比较。2.利用DCT变换特性,提出了一种基于脆弱水印对彩色视频认证的方案。该方案把RGB色彩模式转换为YST色彩模式,根据I帧图像内DCT低频量化系数关系生成认证码,按照生成的认证码修改每个DCT块的最后一个非0系数作为水印嵌入到图像当中。在视频认证阶段,不需要原视频作为参考,实现了盲检测。仿真实验结果表明,该方案保证了原视频的质量,并成功检测了对原始视频的篡改和攻击。3.将空域水印与DCT域水印相结合,提出了一种用于彩色视频篡改检测和修复的脆弱水印算法。该算法在水印生成过程中,利用RGB三色分量的高5位产生水印信息分别生成认证水印和修复水印,然后将两种水印嵌入到映射子块的后三位上。在篡改检测时,不需要原始信息作参考,实现了盲检测,同时利用映射子块来判定图像是否遭到篡改并且能恢复被篡改的区域,提高了算法的安全性。实验结果表明,该方案能够有效地检测视频的完整性,并能对图像的拼贴篡改实现精确的定位,同时能够利用整体的认证数据来近似的恢复篡改区域。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 数字水印技术综述  11-17
    1.1.1 数字水印的概念  11-12
    1.1.2 数字水印的发展以及研究现状  12-14
    1.1.3 水印技术的应用  14-16
    1.1.4 数字水印系统的基本框架  16-17
  1.2 研究内容和结构安排  17-19
第2章 视频水印技术综述  19-31
  2.1 引言  19
  2.2 视频水印的概念  19-20
    2.2.1 视频水印技术的分类  19-20
  2.3 视频水印技术要求  20-25
    2.3.1 数字水印系统的一般要求  21-22
    2.3.2 脆弱视频水印的特殊要求  22-23
    2.3.3 脆弱视频水印的评价标准  23-25
  2.4 视频水印技术的应用  25-26
  2.5 视频水印的模型  26-28
  2.6 水印的加密技术  28-30
    2.6.1 水印的生成  28-29
    2.6.2 水印的加密  29-30
  2.7 本章小结  30-31
第3章 基于DCT域的脆弱水印算法研究  31-44
  3.1 引言  31-32
  3.2 离散余弦变换  32-35
    3.2.1 离散余弦变换的概念  32-33
    3.2.2 离散余弦变换的定义  33
    3.2.3 离散余弦变换的优点  33-35
  3.3 DCT域半脆弱水印算法  35-39
    3.3.1 施化吉算法  35-38
    3.3.2 王磊算法  38-39
  3.4 DCT域脆弱水印算法  39-41
    3.4.1 王美华算法  39-41
    3.4.2 杨高波算法  41
  3.5 其他算法  41-43
    3.5.1 双重水印  41-43
    3.5.2 恢复水印  43
  3.6 本章小结  43-44
第4章 基于脆弱水印的彩色视频认证方案  44-61
  4.1 引言  44
  4.2 MPEG压缩编码技术简介  44-50
    4.2.1 视频与MPEG编码  45-48
    4.2.2 MPEG-2编码特征  48-50
  4.3 RGB色彩模式与YST色彩变换模式  50-51
  4.4 水印的嵌入原理与认证方案  51-55
    4.4.1 水印嵌入基本原理  51-52
    4.4.2 特征水印的生成  52-53
    4.4.3 水印嵌入  53-54
    4.4.4 水印提取与视频完整性认证  54-55
  4.5 实验仿真与分析  55-60
    4.5.1 攻击检测  56-58
    4.5.2 篡改定位  58-60
  4.6 本章小结  60-61
第5章 基于脆弱水印的彩色视频篡改检测和恢复算法  61-74
  5.1 引言  61
  5.2 水印嵌入的基本原理  61-64
    5.2.1 映射子块的选择  61-62
    5.2.2 水印的嵌入  62-64
  5.3 水印检测  64-65
    5.3.1 水印的认证  64-65
    5.3.2 篡改子块的恢复  65
  5.4 实验结果分析  65-73
    5.4.1 加入水印前后视频图像质量分析  65-66
    5.4.2 攻击检测  66-68
    5.4.3 区域篡改定位和恢复  68-73
  5.5 本章小结  73-74
第6章 结束语  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-81
附录  81

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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 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
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