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多媒体感知哈希算法及应用研究

赵玉鑫  
【摘要】: 随着多媒体技术和网络技术的发展,多媒体数据的保护已引起了人们的广泛关注。感知哈希是通过对多媒体感知特征进行压缩生成的简短摘要,能反映多媒体的内容信息,因而适于多媒体的内容认证和版权保护。近年来已成为多媒体信息安全研究的热点问题。 本文针对用于内容认证和拷贝检测中的感知哈希理论分析、构造策略、具体算法设计进行了研究,围绕图像感知哈希认证算法的设计进行了探讨和分析,提出了两种图像感知哈希认证方案,并设计了一种增强图像感知哈希抵抗几何攻击的认证方案。对视频拷贝检测问题进行了研究,提出三种基于感知哈希的视频拷贝检测方案,主要成果如下: (1)提出了一种基于感知哈希的认证模型。在此模型下对认证准确性进行了描述,讨论了不同特征生成感知哈希的认证准确性差异。分析了采用多特征和多分辨率特征构造感知哈希所具有的优势,给出一种基于多特征的感知哈希设计策略。相关分析表明了所提认证哈希的模型对分析和设计感知哈希算法具有好的指导意义。 (2)分别提出了基于小波变换和四叉树分解的多特征感知哈希认证方案。在感知哈希码的构造过程中,采用抖动量化的方法提取图像特征,增强认证系统的安全性。在多特征认证码的基础上辅以SIFT点特征进行几何校正,提高了抗几何攻击的鲁棒认证能力。实验结果验证了所提算法的有效性。 (3)针对视频拷贝检测应用,分析了时空域特征用于构造检测哈希所具有的性能优势,提出了一种时空特征的哈希码提取策略和视频高维特征的降维压缩策略,设计了拷贝检测中哈希库的存储、索引和哈希相似度匹配方法。实验结果验证了所提方案的有效性。 (4)分别提出了基于定序特征和点特征的鲁棒哈希视频拷贝检测方案。所采用的定序特征包括改进的定序特征和一种新的局部定序特征。由改进的定序方法和新的局部定序方法生成的特征,比传统定序特征的鲁棒性和辨识性更好。点特征的构造采用了角点的邻域特性。仿真实验表明了方案的有效性。 最后,论文分析了本文研究中还存在的问题,并指出了进一步的研究方向。


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