基于Cauchy分布的H.264/AVC视频信息隐藏及检测技术

摘要

随着数字电视、视频监控系统以及流媒体视频的飞速发展,版权以及隐私保护问题越来越受到人们的重视。信息隐藏技术作为信息安全领域的一个重要分支,为数字产品的版权保护问题提供了新的解决方案。H.264/AVC作为一种新的视频编码标准,压缩比高,网络适应性强。因此,研究H.264/AVC视频的信息隐藏及检测技术具有重要的意义。
　　 在简要介绍信息隐藏技术的概念、特点和分类的基础上,本文结合H.264/AVC编码标准的特点,研究H.264/AVC变换系数的统计分布,基于DCT系数的信息隐藏及检测算法。论文的主要工作如下:
　　 第一,分析了H.264/AVC视频的DCT系数分布的四种统计模型,包括拉普拉斯模型、广义高斯模型、α模型以及柯西(Cauchy)模型,并对较优的两种模型,即广义高斯模型和柯西模型分别采用卡方拟合优度检验以及K-S检验方法进行了对比分析试验,验证得到了柯西分布模型更适合于描述H.264/AVC的DCT系数分布。
　　 第二,提出了一种基于柯西分布的DCT域H.264/AVC视频水印检测方法。它通过引入三元假设检验,将水印检测问题转化为假设检验问题。以基于人类视觉模型(Watson),在DCT量化残差中嵌入的双极性加性水印为例,进行了检测仿真实验与分析。实验结果表明,该方法对水印的提取率在80％以上,并针对其它高能量的水印算法,依然能够保持很好提取效率。
　　 第三,针对视频监控中的隐私信息保护问题,提出了一种基于H.264/AVC视频的隐私信息保护方法。它首先提取隐私信息,并且将其二值化后作为隐秘信息嵌入到视频。嵌入时通过寻找帧内(Ⅰ帧)预测的亮度及色度的DCT残差边缘区域以及纹理区域进行信息隐藏。仿真实验证明,嵌入方法的信息嵌入容量大、视频噪声低、并对水印能量大小无要求；在隐私信息检测方面,采用基于柯西模型的二元假设检验方法,并对检测器性能进行了深入分析。实验结果表明,柯西检测器误检率要低于GGD检测器和α检测器。

目录

文摘

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附表索引

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 选题背景及意义

1.3 相关研究及发展现状

1.4 研究内容及章节安排

第2章 H.264编解码标准以及视频水印基础

2.1 H.264/AVC编解码标准

2.1.1 帧内预测

2.1.2 帧间预测

2.1.3 变换编码

2.1.4 熵编码

2.2 视频水印的关键技术

2.2.1 视频水印嵌入分类

2.2.2 视频水印嵌入要求

2.2.3 视频水印攻击方法

2.2.4 基于DCT 系数水印嵌入方法分析

2.3 小结

第3章 DCT系数统计模型分析

3.1 引言

3.2 DCT系数的几种统计模型

3.2.1 拉普拉斯模型

3.2.2 广义高斯模型

3.2.3 α模型

3.2.4 柯西模型

3.3 DCT系数柯西模型的非参数检验

3.3.1 分布模型检验——卡方拟合优度检验

3.3.2 分布模型检验——K-S检验

3.4 实验分析

3.5 小结

第4章 基于柯西分布三元假设检验的DCT域H.264/AVC水印提取算法

4.1 引言

4.2 基于Waton视觉模型DCT域的水印嵌入算法

4.3 基于柯西分布三元假设检验的水印提取算法

4.3.1 理论框架

4.3.2 水印检测器性能分析

4.4 实验分析

4.4.1 水印嵌入实验结果

4.4.2 水印检测与提取实验结果

4.5 小结

第5章 视频监控系统中隐私信息提取及其保护

5.1 引言

5.2 视频监控系统中的隐私信息保护概述

5.2.1 视频监控系统简介

5.2.2 隐私信息的提取跟踪及擦除

5.3 基于DCT系数的大容量信息隐藏算法

5.4 基于柯西分布二元假设检验的隐藏信息检测算法

5.4.1 理论框架

5.4.2 柯西模型二元检测器与三元检测器性能比较

5.5 实验分析

5.5.1 信息隐藏效果

5.5.2 隐私信息检测效果

5.6 小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间完成的论文及参与的科研项目