基于监控视频的信息隐藏与篡改检测技术研究

【摘要】：近年来,数字视频监控系统逐渐成为社会安全的必备与保障,大到公共领域的高清探头,小到家庭楼宇监控,无处不在的摄像头保证了社会的安定团结,人们对监控视频的信任依赖也与日俱增。但是随着犯罪手法更加新颖与先进,不法分子针对监控视频的破坏与篡改也呈现日益增加的态势,数字视频的信息隐藏与篡改检测作为热点研究课题受到了许多研究者的重视,在众多的视频防伪方法中,数字视频水印因其信息内容的隐蔽性、嵌入方法的多样性以及可选择的鲁棒性或者脆弱性,一直作为视频防伪的最佳方法受到关注。论文通过分析已有信息隐藏与篡改检测的方法并针对监控视频中的安全应用问题,研究了基于二维码水印嵌入的信息隐藏和基于二维码水印提取的篡改检测算法,主要完成了以下工作:(1)结合H.264视频编码格式的特点,提出适合于监控视频的基于关键帧亮度分量的脆弱性数字水印作为信息隐藏和基于二维码水印提取的篡改检测方法。为了平衡水印的嵌入容量、人眼主观不可见性以及水印的脆弱性之间互相制约的关系,提出的方法最大程度上考虑了水印嵌入的容量、水印嵌入视频的相对位置以及嵌入频域的深度。(2)提出将一维序列的水印信息转换为可以直观读取的二维码图像信息,具有较好的水印冗余性。算法实现时选择了关键帧中亮度变化幅度较大、明暗变化差异明显的部分作为了水印的嵌入位置点。算法首先定义一个范围内亮度的特征值,然后计算出每一个DCT宏块的一个相对特征值并且根据水印包含的隐藏信息来改变频域系数亮度分量中的有关内容用作隐藏信息的一种特定方法,根据水印嵌入的逆过程实现盲提取,不需要依赖原始认证视频。(3)原始算法仿真应用于MATLAB平台,模拟了通常情况下的画质降低与恶意篡改攻击。使用C++语言应用在自动化系统简化视频监控的信息隐藏与篡改检测过程,对水印的嵌入和提取进行了实现和验证,结果表明信息隐藏与篡改检测算法具有适度的脆弱性,算法的复杂度低,实时性较好,适合于监控视频的信息隐藏与篡改检测。