[01708257]基于压缩感知的视频关键帧识别与防伪技术研究

1、课题来源与背景： 本成果在2015年广东省自然科学基金项目“基于压缩感知的视频关键帧识别与防伪技术研究（NO.2015A030313635）”资助下,针对数字视频防伪造、防篡改及内容关键帧查询等难点问题,应用压缩感知理论,以MPEG-2、MPEG-4为实例,实现了一个视频关键帧识别与视频防伪的系统原型。项目的研发应用压缩感知理论,支持从内容特征提取、相似度度量、镜头分割、关键帧提取、关键帧识别到视频水印生成与防伪验证全过程,为视频分析提供了新思路。本课题于2018年8月完成项目验收。 2、技术原理及性能指标： （1）提取视频I帧的各类内容特征的压缩测量值,分析视频P帧的运动特征,设计满足RIP条件的测量矩阵,建立压缩感知测量模型,提取视频帧的各类内容特征的压缩测量值; （2）建立视频中帧与帧之间相似度度量指标,用改进的高效压缩感知重构的SAMP算法,得出帧间信号差量的稀疏性指标,融合帧的其它内容特征计算帧与帧之间的相似度度量; （3）基于I帧内容特征的压缩测量值,建立镜头分割算法及确定边缘关键帧,提取镜头内的关键帧; （4）以关键帧内容特征的压缩测量值为基础,以关键帧的重要对象或区域作为水印嵌入点,研究视频水印的生成、加密、嵌入和提取方法; （5）以MPEG-2、MPEG-4为实例,结合嵌入的水印,完成视频I帧内容篡改分析,完成P帧的完整性分析检测,研究视频的内容保护方法; （6）建立一个基于内容特征的数字水印的视频在线防伪检测系统和基于关键帧识别的视频检索系统原型。 3、技术的创造性与先进性： （1）首次采用压缩感知理论获取视频帧的各类内容特征的压缩测量值,建立视频帧内容特征分析和提取算法; （2）创新性地建立基于内容特征压缩测量值的帧相似度指标,提出基于压缩测量值的视频镜头分割与关键帧提取方法; （3）结合视频压缩标准和视频水印技术,提出基于视频内容特征压缩测量值的自适应水印模型及视频篡改检测方法。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性： （1）研究成果：项目关键技术成熟,目前该成果在国内外已公开发表论文10篇,其中SCI收录论文2篇,EI收录论文1篇,中文核心论文7篇;同时,申请发明专利17项,授权发明专利1项,计算机软件著作权登记3项。 （2）人才培养：项目负责人于2016被评为“教授;研究组成员李娅老师2016年被评为“副教授“;培养硕士毕业生2位,他们分别以通讯作者发表学术论文一篇,EI收录,参与申请发明专利8项;培养5名在校本科生完成了毕业设计的研究工作,其中1名学生以第一作者发表学术论文1篇。 （3）适用范围和安全性：该项目的技术适用于视频关键帧识别和视频防伪等方面,安全等级高。 5、应用情况及存在的问题： 本项目通过关键技术攻关,开发形成一套“基于压缩感知的视频关键帧识别与防伪系统软件平台”软件产品,系统主要针对关键帧识别和视频防伪等方面的应用,软件功能较完善,性能良好;另外,在未来研究工作中,我们将围绕以下两方面进行： （1）研究多特征融合视频水印算法与模型。 （2）研究三维压缩感知的理论模型,在时间与空间域上,同时生成视频整体数字水印及数字声纹,实现在线的视频水印生成与嵌入,完成视频的保护与防伪。 6、历年获奖情况：无。