论文题目：数字电视信号传输安全防范系统研究
摘要：近年来，非法攻击数字电视视频网络的事件时有发生。吉林省法轮功邪教组织攻击数字电视视频网络事件，台湾以及境外法轮功邪教组织攻击鑫诺二号卫星事件等等，都给国家和社会带来了恶劣的影响。数字电视信号传输安全防范系统的研究对确保安全播出和政令畅通有着极其重要的理论意义和实用价值。 本论文研究用于数字电视内容安全的视频网络防范技术，提出了一种新的数字电视信号传输安全防范系统架构。为减少需要嵌入的水印数据，提出了一种基于水印信息压缩的图像小波域水印算法，同时结合数字电视视频的压缩特点，提出了一种新的视频水印的嵌入方法，并应用于实际测试，达到了较好的结果。 本论文研究的主要内容主要包括以下三个方面： （1）提出了一种基于水印信息压缩的图像小波域水印算法。通过细化处理和骨架缩放技术将水印图像浓缩，减少要加入的水印数据量。压缩后的水印利用置乱技术被嵌入到图像三级小波分解后的低频逼近系统LL3上，并可通过逆过程进行水印提取。仿真实验证明，该算法具有很好的不可见性和较强的鲁棒性，经滤波、噪声、图像压缩和剪切等攻击手段，仍然能较好地提取水印。 （2）提出了一种新的视频水印的嵌入方法。针对数字电视视频码流，将压缩后的水印嵌入到视频GOP的I帧不变化的区域。此种方法的优势在于，只在嵌入水印的过程中需要计算资源，嵌入水印后的数字电视视频码流在传输和播放过程中没有额外开支，不增加解码过程中的计算量，比较适合类似于机顶盒这样计算能力较弱的终端实现。又因为嵌入水印的区域是I帧中不变化的区域，GOP中后续的帧都是借助于该I帧来重建，所以后续的帧都可以检出水印。通过仿真实验，证明算法在保证嵌入水印具有很好的不可见的同时，很好的平衡了不可见性和计算支出的要求。 （3）提出了一种新的数字电视信号传输安全防范系统架构。该系统架构从数字电视信号源层面，采用强鲁棒性与脆弱性数字水印相结合的复合数字水印技术,能准确识别合法信号和非法信号,建立针对信号流本身的有效的安全防范技术。该系统架构实现了整个数字视频网络无盲点安全检测，当侦测到非法攻击时可实时切断非法信号源，可实时定位事故网络准确位置区域并自动报警。此外，文中建立的数字电视安全防范分级处置平台，可实现全天候实时应急响应。最后，在某地级市特定范围内实际环境中构建并实现了安全防范系统及相关模拟实验，验证了使用数字水印技术进行全环节视频网络防护的有效性和实用性。
关键词：安全播出;数字水印;图像小波域;信息压缩;视频水印;电视传输安全
学科专业：计算机应用技术
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 我国数字电视网络发展现状
1.1.2 数字电视信号传输面临的安全压力
1.1.3 数字水印技术与防攻击
1.1.4 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电视防范系统的发展历程
1.2.2 基于前端系统的传统防范模式
1.2.3 基于全环节防范模式的提出
1.3 本文研究内容
2 数字电视信号传输安全防范系统架构
2.1 数字电视网络的功能划分
2.2 数字电视相关技术
2.2.1 MPEG-2 编码技术
2.2.2 DVB 标准
2.3 传统监测防范的局限性
2.4 传统安全防范模式分类
2.5 基于电视信号内容的防范研究
2.5.1 监测标准的统一
2.5.2 防范模式的研究
2.6 安全防范模式的体系与架构
2.6.1 安全防范系统的功能与特点
2.6.2 安全防范系统的架构
2.7 防范系统中水印技术指标
2.8 本章小结
3 图像数字水印技术研究
3.1 监测过程导入水印
3.2 水印算法分类
3.2.1 简单有效的数字水印-LSB 方法
3.2.2 小波变换域数字水印
3.3 人类视觉系统特性
3.4 基于水印信息压缩的水印浓缩算法
3.4.1. 细化处理
3.4.2. 骨架缩放
3.5 提高水印鲁棒性的置乱技术
3.5.1 数字图像置乱方法的分类
3.5.2 图像置乱程度的衡量评价
3.5.3 最佳置乱度
3.6 基于水印信息压缩的图像小波域水印算法
3.6.1 水印嵌入过程
3.6.2 水印提取过程
3.6.3 水印鲁棒性和不可见性的评估
3.6.4 实验结果
3.7 本章小结
4 视频数字水印嵌入方法研究
4.1 实时性要求与水印策略
4.2 视频水印概述
4.2.1 视频水印的分类
4.2.2 嵌入方法相关研究
4.3 数字视频水印的特征
4.4 数字视频水印的嵌入模式
4.4.1 嵌入模式分类
4.4.2 水印嵌入/检测总体框图
4.5 离散余弦变换
4.6 防范水印的嵌入和检测方案
4.6.1 水印的预处理
4.6.2 视频水印的嵌入要点
4.6.3 I 帧上水印嵌入区域选择
4.6.4 水印在 I 帧上的嵌入过程
4.7 实验结果
4.8 本章小结
5 数字电视信号传输安全防范系统实现平台
5.1 数字电视网络的攻击类型研究
5.1.1 替代攻击
5.1.2 叠加攻击
5.2 数字电视网络的防范模型研究
5.2.1 攻击特征库防范模型
5.2.2 嵌入数字水印防范模型
5.3 数字水印的无盲点检测识别
5.3.1 正常信号流向描述
5.3.2 非法攻击信号流向描述
5.4 报警定位子系统
5.4.1 实时报警定位处理攻击
5.4.2 三级报警定位模式
5.5 数字电视信号传输安全防范平台实现
5.5.1 平台搭建
5.5.2 平台无盲点防护设计
5.5.3 水印嵌入过程
5.5.4 水印检测过程
5.5.5 平台报警定位子系统
5.5.6 实验结果
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 本文总结
6.2 本文今后的展望
参考文献
致谢