一種抗量化轉碼的hevc視頻流零水印的注冊和檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種視頻零水印技術，尤其是涉及一種抗量化轉碼的HEVC視頻流零 水印的注冊和檢測方法。
【背景技術】
[0002] 人們對視頻的需求逐漸向高清、高質量方向發(fā)展。為適應這一發(fā)展趨勢，ITU-T的 視頻編碼專家組和IS0/EC的運動圖像專家組組成的視頻編碼聯(lián)合組共同研發(fā)了高效率視 頻編碼（High Efficiency Video Coding，HEVC)標準，并已于2013年正式發(fā)布，已經(jīng)廣泛 應用于各大視頻運營商中。然而，隨著多媒體與網(wǎng)絡技術的成熟，視頻的獲取和處理也變得 更加容易，盜版現(xiàn)象日益嚴重。數(shù)字水印技術能有效對視頻進行認證和版權保護。因此，對 HEVC視頻流水印算法的研究顯得意義重大。
[0003] 高清視頻數(shù)據(jù)量龐大，為節(jié)省帶寬與存儲空間等代價對其壓縮必不可免。基于原 始視頻的水印方法不能直接應用于壓縮視頻，因此壓縮域的水印算法是一項值得研究的工 作。目前，有關HEVC壓縮域的水印研究成果還很少，已有的方法難以抵抗重量化轉碼等攻 擊且主要是嵌入式水印的方案，需要通過修改載體內(nèi)容來嵌入水印。然而，相比于H. 264/ AVC，HEVC能在相近的感知質量下，碼率減少50%左右，高壓縮率對上述嵌入式水印算法在 魯棒性和透明性的平衡帶來了挑戰(zhàn)。零水印技術只需利用原始載體的重要特征來構造水 印信息，無需改動原始載體，能夠解決因改動HEVC視頻流的數(shù)據(jù)而引起的高清視頻降質問 題。零水印自提出后，便被應用在圖像、視頻、音頻等各種信息載體的內(nèi)容安全保護中。但 針對視頻壓縮域的零水印算法的研究還鮮有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種抗量化轉碼的HEVC視頻流零水印的注冊 和檢測方法，其在不需要修改原始載體數(shù)據(jù)的基礎上，能夠對量化參數(shù)在一定變化范圍內(nèi) 的重量化轉碼以及常見的信號處理等攻擊具有很強的魯棒性。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種抗量化轉碼的HEVC視頻流 零水印的注冊方法，其特征在于包括以下步驟：
[0006] ①_1、在水印注冊端，將待保護的分辨率為MXN的HEVC視頻VOTg通過HEVC標準 編碼平臺進行壓縮編碼，得到目標視頻流，記為str. binOTg;并設置一個集合D，令D的初始 值為空；
[0007] ①_2、以幀為單位解析str. binOTg，將str. binOTg中當前待解析的第f幀視頻幀定 義為當前幀，其中，f為整數(shù)，f的初始值為1
下表示str. binOTg*包含的視頻幀 的總幀數(shù)；
[0008] @_3、以編碼樹單元為單位解析當前幀，將當前幀中當前待解析的第b個編碼樹 單元定義為當前解析塊，其中，b為整數(shù)，b的初始值為1，1 < b < B，B表示當前幀中包含 的編碼樹單元的總個數(shù)；
[0009] ①_4、以尺寸大小為4X4的亮度塊為單位，按序解析出當前解析塊中的每個亮度 塊對應的深度值，將當前解析塊中的第k個亮度塊對應的深度值記為
：，其中，k為整數(shù)， k的初始值為1，
[0010] ?_5、令b = b+Ι，然后將當前幀中下一個待解析的編碼樹單元作為當前解析 塊，接著返回步驟①_4繼續(xù)執(zhí)行，直至當前幀中的所有編碼樹單元解析完畢，再執(zhí)行步驟 ?_6,其中，b = b+Ι中的"="為賦值符號；
[0011] @_6、令f = f+Ι，然后將str. binOTg*下一幀待解析的視頻幀作為當前幀，接著返 回步驟①_3繼續(xù)執(zhí)行，直至str. bin"g中的所有視頻幀解析完畢，再執(zhí)行步驟①_7,其中， f = f+Ι中的"="為賦值符號；
[0012] @_7、將str. bin"g中的所有亮度塊各自對應的深度值按序存儲于D中，然后對D 中的所有元素的值進行深度二值化處理，將得到的集合記為D'，其中，D中包含的元素的總 個數(shù)為 S，S = FXBX256 ;
[0013] @_8、將分辨率為XXY的版權商標圖像logcvjf換為二值圖像，記為logo OTg' ； 然后將l〇g〇OTg'進行混沌置亂成新的圖像，記為l〇g〇OTg"，其中，1 < XXY < FXBX256 ;
[0014] @_9、按照設定的規(guī)則，從D'中抽取XX Υ個元素；然后按Ζ字掃描形式將抽取出 的ΧΧΥ個元素按序排列成一個大小為ΧΧΥ的第一水印信息矩陣；同時隨機生成一個大小 為ΧΧΥ且僅由值為0和1的元素組成的隨機矩陣，記為ROTg;再將第一水印信息矩陣中的每 個元素的值與R"g中對應元素的值進行異或，將得到的新的矩陣作為第一加密后的水印信 息矩陣，記為D%
[0015] ?_10、將l〇g〇OTg"中的每個元素的值與D#中對應元素的值進行異或，將得到的新 的矩陣作為注冊水印信息，記為W"g;然后請求時間認證機構對W "g加蓋時間戳，得到加蓋 時間戳后的注冊水印信息，記為W"g' ；再將W"g'注冊在可信第三方建立的IPR數(shù)據(jù)庫中，同 時將l〇g〇"g'、R"g和設定的規(guī)則發(fā)送到水印檢測端。
[0016] 所述的步驟①_7中對D中的所有元素的值進行深度二值化處理的具體過程為：
[0017] ①_7a、將D分解為四個子集，分別記為G。、Gp 62和G 3, G。為D中值為0的所有元 素按序提取出來組成的新的集合，GiSD中值為1的所有元素按序提取出來組成的新的集 合，62為D中值為2的所有元素按序提取出來組成的新的集合，G 3為D中值為3的所有元 素按序提取出來組成的新的集合；
[0018] ?_7b、按三種不同的分組方式分別將四個子集分為兩個深度值集合，將第一種 分組記為Q，
其中，i7/表不第一種分組方式下的第一個 深度值集合，K表示第一種分組方式下的第二個深度值集合，符號" U "為并集運算符號； 將第二種分組記為C2，
，其中，A2表示第二種分組方式下 的第一個深度值集合，馬2表示第二種分組方式下的第二個深度值集合；將第三種分組記為
其中，if表示第三種分組方式下的第一個深度值集 合，€表示第三種分組方式下的第二個深度值集合；
[0019] ①_7c、自適應地從Q、(：2和C 3中選定一種分組，然后將選定的分組中的第一個深 度值集合中的所有元素的值均映射為水印信息"〇"，并將選定的分組中的第二個深度值集 合中的所有元素的值均映射為水印信息"1"，至此已完成對D中的所有元素的值的深度二 值化處理。
[0020] 所述的步驟①_7c中的自適應地從(^、(：2和(：3中選定一種分組的具體過程為 ：
[0021] 1_1)統(tǒng)計G。、62和G 3各自中包含的元素的總個數(shù)，對應記為S。、SjP S 3;
[0022] 1_2)計算S。、Sp SjP S 3各自與S的比值，對應記為P。、Pp PjP P 3，

[0023] 1_3)令

其中，符號"I I"為取絕對值符號；
[0024] 1_4)令C = C2，然后判斷Pdlff (C)是否大于Pdlff(C3)，如果是，則令C = C3，然后執(zhí) 行步驟1_5);否則，保持C不變，然后執(zhí)行步驟1_5)，其中，C = C3中的"="為賦值符號；
[0025] 1_5)判斷Pdlff(C)是否大于設定的第一判定閾值T，如果是，則執(zhí)行步驟1_6);否 貝1J，保持C不變，然后將C作為最終選定的分組；
[0026] 1_6)判斷Pdlff(C)是否大于或等于PhJQ)，如果是，則令0 = ，然后將C作為最 終選定的分組；否則，保持C不變，然后將C作為最終選定的分組，其中，C = Q中的"="為 賦值符號。
[0027] 所述的步驟1_5)中的設定的第一判定閾值T的取值為0. 4。
[0028] -種與所述的抗量化轉碼的HEVC視頻流零水印的注冊方法相對應的抗量化轉碼 的HEVC視頻流零水印的檢測方法，其特征在于包括以下步驟：
[0029] ②_1、在水印檢測端，將待檢測的分辨率為MXN的HEVC視頻Vde。通過HEVC標準 編碼平臺進行壓縮編碼，得到目標視頻流，記為str. bind^并設置一個集合力，令態(tài)的初始 值為空；
[0030] @_2、以幀為單位解析str. bindfM：，將str. bindfM：中當前待解析的第f'幀視頻幀定 義為當前幀，其中，f'為整數(shù)，f'的初始值為1，
，F(xiàn)'表示str. bindf；。中包含的 視頻幀的總幀數(shù)，F(xiàn)'與F相等；
[0031] @_3、以編碼樹單元為單位解析當前幀，將當前幀中當前待解析的第b'個編碼樹 單元定義為當前解析塊，其中，b'為整數(shù)，b'的初始值為l，l<b' 表示當前幀中 包含的編碼樹單元的總個數(shù)；
[0032] ②_4、以尺寸大小為4X4的亮度塊為單位，按序解析出當前解析塊中的每個亮度 塊對應的深度值，將當前解析塊中的第k個亮度塊對應的深度值記為
，其中，k為整數(shù)， k的初始值為1，
[0033] @_5、令b' = b'+l，然后將當前幀中下一個待解析的編碼樹單元作為當前解析 塊，接著返回步驟②_4繼續(xù)執(zhí)行，直至當前幀中的所有編碼樹單元解析完畢，再執(zhí)行步驟 @_6,其中，b' =b'+l中的"="為賦值符號；
[0034] @_6、令
。中下一幀待解析的視頻幀作為當前幀，接 著返回步驟②_3繼續(xù)執(zhí)行，直至str. bin&中的所有視頻幀解析完畢，再執(zhí)行步驟②_7，其 中，f