山东大学智能探测仪器开发与应用技术团队在IEEE TCSVT发表鲁棒视频水印最新成果

近日，山东大学智能探测仪器开发与应用技术团队在电子工程、计算机科学及视频技术交叉领域国际顶级期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology(中科院1区Top, IF=8.3) 发表研究成果“Robust and compatible video watermarking via spatio-temporal enhancement and multiscale pyramid attention”，机电与信息工程学院硕士研究生陈銮为第一作者，副教授王成优为该文通讯作者，山东大学为第一完成单位。

鲁棒视频水印是保障视频版权的关键利器。然而，已有基于端到端的方法缺乏长距离时空特征、帧间差异特征和帧内差异特征的表征，往往难以实现对H.264压缩攻击的鲁棒以及对高清和全高清视频的兼容。针对上述难题，研究团队提出了基于时空增强和多尺度时空金字塔的鲁棒和兼容视频水印网络RC-VWN。为了提高鲁棒性，RC-VWN通过中心差异3D U-Net提取长距离时空特征，借助多尺度时空融合进一步增强特征，并通过关联长距离时空特征，有效避免了H.264的量化环节抹除嵌入于高频系数的水印信息的问题。此外，压缩网络高精度可微分地模拟了H.264压缩过程，有效指引了解码器准确恢复水印。在兼容性方面，通过多尺度金字塔注意力机制有效表征帧内差异与帧间差异，确保了水印嵌入位置与视频内容的动态匹配。

为了验证RC-VWN的有效性，研究团队开展了7方面实验与5种先进的视频水印算法进行对比，分析其在高清和全高清等6种分辨率和3种图像组长度下，对H.264压缩等9种视频处理攻击的应用表现。实验结果表明，RC-VWN算法在鲁棒性和不可感知性上均优于现有最优方法，对恒定速率因子为22的H.264压缩的误码率为2.06%，对比提升9.19%。此外，RC-VWN对包含高清和全高清在内的多种视频格式均展现出优异的兼容性，能够为数字视频提供有效的版权保护。

该研究成果为数字视频的版权保护提供了一种可靠的基于端到端的鲁棒水印方法，在短视频平台媒体流传播环境中具有重要的工程应用价值。

本研究受山东省自然科学基金、山东省自然科学基金创新发展联合基金、国家自然科学基金等项目资助。