基于显著内容的视频水印算法研究

As one of the key technologies in copyright protection and integrity authentication, digital watermarking has become a hot topic in information hiding, pattern recognition and image analysis. According to the characteristics of video data, the proposal studies the video watermarking scheme based on saliency content to realize the copyright protection and integrity authentication of video products. The project takes video watermarking robustness, security and integrity as the goal in the whole process. Considering temporal continuity of video, the spatial-temporal characteristics of video is extracted to construct robust and security video scheme. On the basis above, secret sharing theory is introduced to construct the robust video watermarking scheme to realize copyright protection. On the other hand, the visual saliency attention mechanism is combined to construct the video watermarking algorithm based on significant content. It can detect and locate the tampered video. Finally the proposed algorithm can realize the copyright protection and integrity authentication at the same time. The proposed video watermarking framework has certain universality, and can be applied to all kinds of video coding standards.

数字水印作为多媒体版权保护与完整性认证的关键技术之一，是信息隐藏、模式识别和图像分析中一个非常活跃的研究课题。针对视频数据的特点，本项目旨在以视频水印的鲁棒性、安全性和完整性为目标，研究基于显著内容的视频水印算法，从而同时实现视频的版权保护和完整性认证。基于视频的时间连续性，从时间和空间两个方面对视频进行分析，确定视频的关键特征，结合该特征构造鲁棒、安全的数字视频水印算法。在此基础上，一方面针对视频水印的时间同步和安全性问题，引入门限秘密共享的思想，构造基于门限秘密共享的鲁棒数字视频水印算法实现版权认证；另一方面针对视频的完整性认证问题，结合视觉显著性注意机制构建基于显著内容的视频水印算法，实现视频的篡改检测和定位，最终同时实现视频的版权保护和完整性认证。本项目所研究的数字水印算法框架具有一定的通用性，可推广至各种视频编码标准中。

数字水印作为多媒体版权保护与完整性认证的关键技术之一，是信息隐藏、模式识别和图像分析中一个非常活跃的研究课题。本项目针对数字水印的鲁棒性、感知性和完整性问题，研究了基于显著内容的数字视频水印算法以实现对多媒体数据的版权保护和完整性认证。按照课题研究计划，本项目结合国内外该领域研究的最新发展状况，研究了视频关键特征表征问题，实现了视频镜头分割和关键帧提取，并能提取其显著内容；研究了基于显著特征的数字水印算法，实现版权保护和完整性认证。. 本项目所取得的代表性研究成果包括：1）针对镜头分割问题，提出了一种镜头分割算法，能较好的检测渐变镜头；2）提出了基于颜色特征和感知信息熵的视频关键帧提取算法；3）针对单帧视频，提出了基于区域形状特征的显著性检测算法，提取视频帧中的显著内容；4）提出了基于MFCC特征的数字水印算法，在抵抗常见攻击的同时能够检测恶意篡改并定位，实现版权保护和完整性认证；5）针对不同攻击，提出了抗同步攻击的数字水印算法，对各种攻击具有较好的鲁棒性；6）提出了基于SVD量化的数字水印算法；7）提出了基于显著内容和门限秘密共享的视频水印算法，同时实现版权保护和完整性认证。. 在此项目的资助下，项目组在国内外学术刊物上共发表学术论文11篇，其中SCI检索1篇，EI检索4篇，国内核心期刊论文3篇。项目组成员先后赴日本、新加坡等国家开展学术交流及参加国家学术会议。此外项目组共培养了1名博士研究生和6名硕士研究生。