数字视频水印技术综述

介绍了水印技术的定义及基本框架,并对其理论基础和评价标准进行了阐述,对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析,并对不同视频水印嵌入和提取方案进行了比较,同时分析了人类视觉系统对水印可见性的影响,最后指出了数字水印的应用领域及今后的研究方向。     

基于ICA运动目标检测的自嵌入视频认证水印

为了对视频中关键内容是否经受篡改实施有效验证和保护,提出了一种基于运动目标检测的自嵌入视频认证水印方案。由于运动目标集中了视频的关键信息,采用独立分量分析技术从连续的视频帧中分离出运动分量信息生成水印,并用奇异值分解方法对水印作预处理,采用DCT方法自嵌入到视频帧中去。实验结果表明,该水印方案在保证视频质量的前提下,对于常见攻击处理和局部篡改具有很好的鲁棒性,可以有效地验证视频关键信息是否遭到篡改,并且能够恢复出被篡改的关键内容,有效地保护视频完整性。     

视频水印技术综述

介绍了视频水印技术的原理和主要应用领域,分析了视频水印技术的特点和面临的挑 战,阐述了视频水印的模型及算法分类,探讨了视频水印的发展趋势。     

面向网关版权保护的抗几何攻击视频水印方法

为了解决网关视频的版权保护问题,提出了一种网关视频水印快速嵌入和提取方法。该方法在视频帧内,首先以近线性时间检测和挑选仿射协变区域,然后采用基于最小生成树的区域选择算法消除重叠区域,最后以线性时间在离散小波变换域内嵌入水印;在视频帧间,利用视频场景的连续性基于场景边界仿射协变区域预测场景内部仿射协变区域以达到整体加速的目的。攻击实验表明：对测试序列嵌入水印后,针对几何攻击和格式变换压缩攻击,水印检测准确率分别达到93%和83%以上。仿真实验表明：在400在线主机局域网内,该方法能在10帧以内成功阻断网关水印视频的传输。     

基于小波包分析的数字音频双水印算法

针对以往双水印算法鲁棒性不高和定位不准确的问题,提出一种基于小波包分析的数字音频双水印算法。算法对原始音频信号进行小波包分解,在得到的低频系数和中低频系数中嵌入零水印和半脆弱水印。改进的零水印算法鲁棒性有了很大的提高,能更好地完成音频信号的版权保护;对中低频系数采用量化的方法嵌入二值水印图像,有别于以往算法需将二维图像转换为一维序列,不会对零水印的提取产生影响。该方法对一系列常规处理和幅度缩放都有较好的鲁棒性,不但能确定水印图像遭恶意篡改的位置,而且能够定位原始载体音频的篡改位置,真正实现了对音频信号的内容认证。     

鲁棒视频水印研究进展

数字视频在当前通信世界中被认为是一种重要而有效的媒体,广泛应用于新闻、短视频和有线网络广播视频节目中。随着计算机与互联网技术的发展,数字视频内容容易被侵权使用者肆意复制和传播,如何保护视频版权日益成为人们关注的问题。鲁棒视频水印是实现视频版权保护的一种有效手段。作为数字视频水印的分支,鲁棒视频水印是一种通过特定算法在需要被保护的视频对象中嵌入秘密信息——水印来证明版权归属的技术。本文对当前的视频水印技术进行了概述,对视频水印的概念、应用场景、分类方式、设计要求、发展历程和相关经典方法进行了介绍和梳理。本文归纳总结了2016—2021年鲁棒视频水印相关研究工作,包括基于内容的、基于码流的、基于深度学习和其他类型视频水印,并对其中部分工作进行了相应的性能比较和分析。其中,基于内容的视频水印方法将视频看做帧序列,由于在每一帧上应用水印算法,不考虑视频的编解码过程,这类方法实现简单,计算效率高;基于码流的视频水印方法将水印嵌入到编码比特流中,该方案更快速,故可支持实时视频水印应用;基于深度学习的方法取代了依靠手工设计的特征来提高水印的性能。最后分析了鲁棒视频水印的未来发展趋势。     

Information-theoretic temporal segmentation of video and applications: multiscale keyframes selection and shot boundaries detection

The first step in the analysis of video content is the partitioning of a long video sequence into short homogeneous temporal segments. The homogeneity property ensures that the segments are taken by a single camera and represent a continuous action in time and space. These segments can then be used as atomic temporal components for higher level analysis like browsing, classification, indexing and retrieval. The novelty of our approach is to use color information to partition the video into segments dynamically homogeneous using a criterion inspired by compact coding theory. We perform an information-based segmentation using a Minimum Message Length (MML) criterion and minimization by a Dynamic Programming Algorithm (DPA). We show that our method is efficient and robust to detect all types of transitions in a generic manner. A specific detector for each type of transition of interest therefore becomes unnecessary. We illustrate our technique by two applications: a multiscale keyframe selection and a generic shot boundaries detection.     

基于局部相似性的视频镜头分割*

为了进一步提高视频镜头的分割精度,提出了一种基于局部相似性的视频镜头分割方法。首先为了有效地进行视频特征降维,提出了改进的保局投影算法,利用仿射传播聚类算法得到具有相同模式的相似样本,根据相似样本构建连接矩阵,并根据降维前后模式的相关系数确定最佳降维维数,该算法有效地保留了数据的局部分布信息;然后利用具有相同模式的相似样本构建局部支持向量机检测镜头边界。实验结果表明,该方法利用样本的局部相似性特点,在视频特征提取和镜头边界检测两个阶段提高了镜头分割精度。     

基于独立分量分析的数字水印技术

近年来,数字水印技术得到迅猛发展,并广泛应用于数字图象的版权保护。数字水印是嵌入宿主数据中、具有隐蔽性且不容易去除的数字信息。本文提出一种基于独立分量分析的数字水印处理技术。实验结果表明,本文提出的方法可以有效提取数字水印,而且具有稳健性。     

基于独立分量分析的数字图像水印研究

多媒体信息的数字化与网络技术的发展为信息的表达提供极大的便利．同时也引发了作品的非法访问、故意纂改、版权破坏等一系列问题。数字水印是嵌入宿主数据中具有隐蔽性且不容易去除的数字信息，是一种数字图像版权保护的关键技术。文中提出一种基于独立分量分析的数字水印处理技术，利用宿主图像、水印、密钥三者统计独立的特性构造水印嵌入和检测系统。实验结果表明，文中提出的方法可以有效提取数字水印，对图像的滤波、噪声干扰和尺度缩放等操作具有良好的稳健性。     

基于小波变换的三维网格物体盲水印方案

提出了一种基于小波变换的3D网格物体鲁棒性盲水印方案.首先将3D物体模型转换到仿射不变空间,抽取三维物体重心到顶点的距离生成一个一维的离散信号;将该离散信号进行小波变换,改变其高频系数以嵌入水印,然后经过小波逆变换生成带水印的3D物体模型.在仿射不变空间下,实现了3D物体模型对平移、旋转、比例变换的鲁棒性,采用小波变换使3D模型具有很强的水印不可见性以及一定的噪声鲁棒性.试验结果表明,该方法不仅对于旋转、平移、比例变换具有很强的鲁棒性,而且具有良好的水印不可见性.     

基于聚类的间隔帧分割算法

镜头分割是基于内容的视频检索首先要解决的关键技术。一般聚类算法可能导致帧序不连续或分割错误,并且现有的分割算法基本上都是对镜头中连续帧依次进行比较,效率比较低;为了解决以上问题,提出了一种改进的镜头分割算法-基于聚类的间隔帧分割算法,在此算法引入了参考变量,镜头中的很多帧不需进行比较。实验表明本算法(采用颜色直方图作为切变判别依据)在镜头分割中提高了效率,并且提高了分割的准确率。     

基于帧间预测的视频水印算法

数字水印技术是视频版权保护的一种重要方法。研究了一种新的鲁棒型视频水印算法,水印嵌入时,对原始视频亮度分量的帧图像整体做DCT变换,将扩频序列叠加在其低频系数段上。水印检测时,首先基于运动估计对水印视频做帧间预测,把得到的运动补偿帧与当前帧相减,并对该残差图像整体做DCT变换,取相应低频系数段作为估计序列,将该序列与原始水印序列的相关性作为水印是否存在的判决依据。实验证明该算法具有良好的鲁棒性。     

基于Agent技术的数字水印协议框架

在应用数字水印技术进行数字版权保护时,数字水印协议具有和数字水印算法同等的重要性,水印协议要解决水印的产生、保存、多水印嵌入、版权所有者和消费者的权利保护、版权确定、盗版源追踪、争端判决等等一系列问题.为进行网络环境下的数字版权保护,引入人工智能领域活跃的Agent技术,结合数字版权保护的核心技术数字水印,提出一种基于Agent技术的数字水印协议框架,详细论述了异构网络环境下的带有智能特色的数字版权保护基础设施构成和相互作用.     

基于H.264与新一代视频编码标准的压缩域视频水印综述

数字水印技术为视频传输、视频共享以及一些扩展视频服务中存在的诸多问题提供了一种有效的解决途径,属于信息隐藏领域,它的基本思想是通过在数字媒体信号中嵌入一定量的附加信息,例如作品的所有权、使用权或者公司的标识等,实现信息管理或保护的目的。H.264是当前广泛使用的视频编码标准,它采用混合编码框架,包括帧内预测、帧间预测、变换、量化、自适应熵编码等模块。视频信号的数据量庞大、带宽高、冗余信息多,基本上都是以压缩的格式存储的特性,使得在视频中嵌入数字水印更为困难。这些特征使得视频水印在水印容量、水印复杂度以及结合压缩域处理操作等方面的要求比其他多媒体信号更高,因此,视频水印除了要满足数字水印的一般要求,如安全性、鲁棒性、隐藏性等特性之外,还有一些独特的技术要求。本文对压缩域视频水印相关技术进行了分析并对研究方法进行了讨论,提出了目前存在的问题及未来研究的方向。     

基于直方图帧差的自适应镜头分割算法

提出一种改进的基于亮度直方图帧差的自适应镜头分割算法,该方法包括突变镜头的检测过程和渐变镜头的渐变过程,这两个处理过程由相邻两帧的亮度直方图帧差与自适应阈值的比较来自动进行选择,在突变镜头的检测过程中加入隔帧帧差法检测闪光灯,渐变镜头的检测采用基于帧间差方差的方法。实验结果表明,改进算法具有很好的检测效果,且计算复杂度低,易于实现。     

A new video watermarking algorithm based on shot segmentation and block classification

In this paper, we propose a new video watermarking algorithm based on shot segmentation and block classification to enhance the robustness, imperceptibility and real-time performance based on the H.264/AVC codec. A method of selecting host frames is proposed based on shot segmentation to avoid embedding watermark frame by frame, so as to improve the robustness and the real-time performance. The watermark signal is cropped into small watermarks according to the number of shots in the host video, and small watermarks are respectively embedded into different shots. The watermarking capacity and the perceptual quality are greatly improved by this way. A method of selecting host coefficients is proposed based on block classification in the Discrete Cosine Transformation (DCT) compressed domain. The texture characteristics of host blocks are considered in the classification and the places of host coefficients can change adaptively according to the content of the video. The imperceptibility of the watermarked video is greatly improved by this way. The simplified quantization index modulation (QIM) is applied to embed watermark. It brings fewer artifacts to the host signal than the current main watermarking method, such as spread spectrum (SS), differential energy watermarking (DEW) and so on. The experiment results show that the proposed scheme has a good performance in maintaining real-time performance and resisting Gaussian noising, frame swapping, MPEG compression, etc.     

基于空间转换网络的视频盲水印方法

提出并实现了一种基于空间转换网络(STN)的视频盲水印方法。针对目前视频水印 不能同时抵抗噪声、压缩等信号处理攻击和缩放、剪切等几何攻击的问题,设计一个子块水印 嵌入机制,并依赖 STN 确定水印嵌入子块区域以及空间变换系数。选择变换域中的中频系数作 为嵌入通道,通过空间变换系数矫正旋转和缩放后的图像已获得鲁棒视频水印方法。实验结果 表明,基于 STN 的视频盲水印方法具有较高的视觉隐蔽性以及较强的稳定性和鲁棒性,同时嵌 入水印容量达到 256 位以上。     

复合式的多功能数字水印算法

提出了一种鲁棒性数字水印和脆弱性数字水印相结合的复合式水印算法,具有较好的双重保护性能,即鲁棒性数字水印用于版权认证方面和脆弱性数字水印用于图像内容的保护.首先,在原始载体图像的DCT中频域上嵌入不可见水印;其次,再根据LSB算法在空域自适应地嵌入脆弱性数字水印.实验结果表明,该方法不可见性好,对一般的图像处理和攻击,如JPEG压缩、滤波、加噪声、旋转、缩放等都有良好的鲁棒性,同时还能对图像中细微的篡改进行有效精确的定位,并且作为一种盲水印算法有着良好的安全性.     

基于预处理的视频镜头边界检测算法

针对视频镜头边界检测的高时耗问题,提出了一种基于视频预处理的视频镜头边界检测(SBD)改进算法。通过使用自适应的阈值选择可能包含镜头边界的候选段,候选段内首帧与其余各帧进行相似度对比检测出镜头起始帧,并立即检测切变。若候选段中不包含切变,则进行渐变检测。调整候选段以保证镜头边界位于同一段内,段内其余各帧与起始帧进行相似度对比确定镜头结束帧。实验结果表明,所提算法镜头边界识别准确率能够达到90%以上,且与倒三角模式匹配方法相比能够节约时间15.6%~30.2%;与对渐变和切变分别检测的算法相比,该算法能够在满足识别率的基础上提升检测速度。