行特征數(shù)據(jù)提取， 可以提供對(duì)抗色彩攻擊強(qiáng)魯棒性能力。無(wú)論是攻擊者在人類視覺(jué)許可范圍內(nèi)對(duì)視頻進(jìn)行色 彩單通道/多通道調(diào)整、對(duì)比度調(diào)整，還是進(jìn)行白平衡調(diào)整，都能保證水印信息的完整性。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 圖1場(chǎng)景分割與場(chǎng)景內(nèi)分片不意圖；
[0049] 圖2同步機(jī)制有限狀態(tài)機(jī)不意圖；
[0050] 圖3是3D-Harris數(shù)據(jù)集生成流程圖；
[0051] 圖4水印信息生成流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0053] 本發(fā)明根據(jù)視頻在時(shí)域中的特性，先將視頻進(jìn)行場(chǎng)景分割，再對(duì)每一場(chǎng)景進(jìn)行細(xì) 化切片，然后利用有限狀態(tài)機(jī)，遍歷每個(gè)視頻場(chǎng)景，確定關(guān)鍵幀位置。根據(jù)獲得的關(guān)鍵幀數(shù) 據(jù)，進(jìn)行Harris角點(diǎn)計(jì)算，選擇穩(wěn)定性高的角點(diǎn)，在時(shí)域進(jìn)行擴(kuò)展，形成3D-Harris角點(diǎn)數(shù) 據(jù)集。對(duì)角點(diǎn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理，以角點(diǎn)灰度值為基礎(chǔ)，分別以兩種不同的差別標(biāo) 準(zhǔn)，灰度均值和極值進(jìn)行差別，以此產(chǎn)生兩組不同的水印信息。對(duì)兩組水印數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步 隨機(jī)融合，從而產(chǎn)生最終的水印數(shù)據(jù)。
[0054] 1、場(chǎng)景分割與場(chǎng)景內(nèi)分片
[0055] 場(chǎng)景分割與場(chǎng)景內(nèi)分段流程總體如圖1所示。對(duì)視頻整體幀圖像進(jìn)行灰度均值計(jì) 算，以灰度值連續(xù)突變作為視頻場(chǎng)景分割邊界。完成場(chǎng)景分割后，對(duì)每一場(chǎng)景進(jìn)行分片，每 一片斷圖像幀數(shù)取為N幀，并標(biāo)記分片位置。在后續(xù)處理中，我們將從部分片斷中確定該片 斷中某一幀為關(guān)鍵幀。
[0056] 2、同步機(jī)制設(shè)計(jì)與關(guān)鍵幀選取
[0057] 同步機(jī)制基于有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示。在此處，我們 設(shè)場(chǎng)景內(nèi)分片幀數(shù)值為4,對(duì)每一場(chǎng)景中所有分片進(jìn)行遍歷，以此產(chǎn)生關(guān)鍵幀位置。
[0058] 首先對(duì)每一場(chǎng)景初始狀態(tài)設(shè)置為S。，選擇場(chǎng)景內(nèi)第一片斷進(jìn)行遍歷。狀態(tài)S。決定 當(dāng)前第1-4幀內(nèi)第X幀為關(guān)鍵幀，除開第X幀，對(duì)余下三幀進(jìn)行圖像灰度均值計(jì)算，并對(duì)其 進(jìn)行排列操作，共可得出6種排列可能，以此決定下一狀態(tài)值（S。--^)，每一狀態(tài)值對(duì)應(yīng)決 定取片斷內(nèi)關(guān)鍵幀位置或片斷內(nèi)不選取關(guān)鍵幀。完成此操作后，進(jìn)入下一片斷進(jìn)行關(guān)鍵幀 選取。當(dāng)遍歷完本場(chǎng)景內(nèi)所有片斷后，則進(jìn)入下一場(chǎng)景中進(jìn)行遍歷，直至完成整對(duì)個(gè)視頻操 作。
[0059] 3、3D-Harris 角點(diǎn)集構(gòu)建
[0060] 對(duì)第2步產(chǎn)生的關(guān)鍵幀，首先對(duì)每一幀進(jìn)行Harris角點(diǎn)計(jì)算。每幀可能會(huì)產(chǎn)生多 個(gè)角點(diǎn)，也有可能沒(méi)有角點(diǎn)，例如轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)的黑色過(guò)渡幀。按其響應(yīng)值R進(jìn)行降序排列，選取 前N個(gè)角點(diǎn)作為穩(wěn)定點(diǎn)，令Η和W分別為幀圖像水平和垂直坐標(biāo)，則其Hariis穩(wěn)定點(diǎn)集合 可表示為
[0061 ] Hpoint (x, y) = {I (x, y) | x = 1, . . . , H ；y = 1, . . . ff}
[0062] 在取得關(guān)鍵幀Harris穩(wěn)定角點(diǎn)后，將其在時(shí)域范圍進(jìn)行擴(kuò)展，用MGV表示關(guān)鍵幀 圖像Harris穩(wěn)定點(diǎn)灰度均值，令N表示第t個(gè)關(guān)鍵幀中Harris穩(wěn)定點(diǎn)數(shù)量，F(xiàn)表示場(chǎng)景中 所有關(guān)鍵幀數(shù)目，則其灰度均值數(shù)據(jù)集在時(shí)域中可表達(dá)為MGVT :
[0065]用LEV表示距離為K個(gè)關(guān)鍵幀時(shí)的極值點(diǎn)，包含極大值和極小值，則其在時(shí)域上 的擴(kuò)展可用LEVT進(jìn)行表示，令E為距離K內(nèi)產(chǎn)生的極值點(diǎn)數(shù)目，則
[0068] 4、水印數(shù)據(jù)生成
[0069] 水印數(shù)據(jù)的生成總體流程圖如圖4所示。利用步驟3中產(chǎn)生的兩個(gè)時(shí)空域數(shù)據(jù)集， 灰度均值MGVT和極值LEVT，進(jìn)行雙重水印生成。首先取隨機(jī)數(shù)D作為產(chǎn)生lbit水印幀距 離。為產(chǎn)生足夠長(zhǎng)度的水印信息，令A(yù)llFrames表示視頻總幀數(shù)，D值滿足
[0071] 第一組水印數(shù)據(jù)的生成：對(duì)區(qū)域D內(nèi)所有MGVT值進(jìn)行比較。為保證MGVT值在抗 色彩、對(duì)比度、白平衡等變化中的穩(wěn)定性，增加兩個(gè)閥值，一個(gè)用于保證選取的MGVT值距離 上邊緣值255在256*20 %以內(nèi)，記為Thigh，一個(gè)用于保證其值距離下邊緣值256*20 %內(nèi)， 記為Tlow〇
[0074] α、β為〇-1之間的參數(shù)，用于控制閥值的大小。
[0075] 將每一關(guān)鍵幀的MGV值與閥值進(jìn)行比較，令Η為大于Thigh的關(guān)鍵幀數(shù)目，L為小 于Tow的關(guān)鍵幀數(shù)目。如果Η大于L，則生成水印數(shù)據(jù)" 1"，否則生成水印數(shù)據(jù)"0"。
[0076] 第二組水印數(shù)據(jù)的生成：對(duì)區(qū)域D內(nèi)所有LEVT值進(jìn)行比較。令Nmax和Nmin表示 每一片斷中極大值LEV^JP極小值LEV _數(shù)目。如果Nmax大于Nmin，則生成水印數(shù)據(jù)" 1"， 否則生成水印數(shù)據(jù)"0"。
[0077] 最后，將第一組水印信息和第二組水印信息進(jìn)行亂序融合，得出最終的水印信息， 將該水印信息向第三方信息庫(kù)中進(jìn)行注冊(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻文件的版權(quán)保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于時(shí)空域的視頻零水印方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1)采用基于灰度值的方法，計(jì)算每幀圖像灰度均值，以均值連續(xù)突變超過(guò)閥值為 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行場(chǎng)景分割，且對(duì)場(chǎng)景做分組標(biāo)記； 步驟2)、對(duì)每一個(gè)場(chǎng)景采用同步機(jī)制選取關(guān)鍵幀并記錄關(guān)鍵幀在時(shí)域中的位置； 步驟3)、對(duì)每一關(guān)鍵幀進(jìn)行Harris角點(diǎn)計(jì)算，選取穩(wěn)定點(diǎn)，并將穩(wěn)定點(diǎn)在時(shí)域進(jìn)行擴(kuò) 展、組建，形成三維空間中的Harris穩(wěn)定點(diǎn)集合，并記錄時(shí)域坐標(biāo)； 步驟4灰度均值數(shù)據(jù)集構(gòu)建，對(duì)3D-Harris角點(diǎn)集以時(shí)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行角點(diǎn)數(shù)據(jù)灰度均 值計(jì)算，形成灰度均值數(shù)據(jù)集； 步驟5極值點(diǎn)數(shù)據(jù)集構(gòu)建，對(duì)灰度均值數(shù)據(jù)集在時(shí)域上以規(guī)定距離進(jìn)行分段，在段內(nèi) 進(jìn)行極值計(jì)算，分別形成時(shí)間域上的極大值和極小值數(shù)據(jù)集； 步驟6零水印數(shù)據(jù)生成 (1)基于時(shí)域灰度均值數(shù)據(jù)集生成水印數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)值閥值，判定大于和小于閥值的灰 度均值數(shù)目，并將兩個(gè)數(shù)目進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果生成水印數(shù)據(jù)； ⑵基于極值點(diǎn)數(shù)據(jù)集成生水印數(shù)據(jù)，在給定的時(shí)域距離內(nèi)對(duì)極值進(jìn)行比較，比較結(jié)果 作為水印數(shù)據(jù)生成標(biāo)準(zhǔn)； 根據(jù)以上兩條規(guī)則產(chǎn)生的水印數(shù)據(jù)，再進(jìn)行按位隨機(jī)排序操作，生成最終的水印數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)空域的視頻零水印方法，其特征在于，步驟2中具體方 法為： 對(duì)每一個(gè)場(chǎng)景，根據(jù)狀態(tài)每四幀產(chǎn)生零幀或一幀關(guān)鍵幀，完成后步進(jìn)一幀，重復(fù)該操 作，有限狀態(tài)機(jī)初始狀態(tài)為指定值，下一時(shí)刻狀態(tài)根據(jù)四幀中除關(guān)鍵幀外三幀圖像的灰度 均值大小關(guān)系來(lái)決定，每一種大小關(guān)系代表一種狀態(tài)，根據(jù)該狀態(tài)來(lái)決定下一段四幀中哪 一幀作為關(guān)鍵幀被選取，并記錄關(guān)鍵幀在時(shí)域中的位置，若產(chǎn)生零幀關(guān)鍵幀，則下一時(shí)刻 轉(zhuǎn)至初始狀態(tài)繼續(xù)進(jìn)行關(guān)鍵幀選?。? 重復(fù)上述步驟，遍歷所有場(chǎng)景，最終產(chǎn)生所有關(guān)鍵幀。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)空域的視頻零水印方法，其特征在于，步驟3、4、5中具 體方法為： ① 提取關(guān)鍵幀中Harris穩(wěn)定點(diǎn)：對(duì)場(chǎng)景中每一關(guān)鍵幀圖像進(jìn)行Harris角點(diǎn)運(yùn)算，并按 其響應(yīng)值R進(jìn)行降序排列，選取前N個(gè)角點(diǎn)作為穩(wěn)定點(diǎn)，令Η和W分別為幀圖像水平和垂直 坐標(biāo)，則其Harris穩(wěn)定點(diǎn)集合可表示為 Hpoint(X，y)={I(x,y) |x= 1, . . . ,H；y=1, . . .ff} ② 時(shí)空域3D-Harris角點(diǎn)灰度均值數(shù)據(jù)集構(gòu)建：用MGV表示每一關(guān)鍵幀圖像Harris穩(wěn) 定點(diǎn)灰度均值，根據(jù)關(guān)鍵幀在時(shí)域上的擴(kuò)散，令N表示第t個(gè)關(guān)鍵幀中Harris穩(wěn)定點(diǎn)數(shù)量， F表示區(qū)域內(nèi)所有關(guān)鍵幀數(shù)目，則其灰度均值數(shù)據(jù)集在時(shí)域中可表達(dá)為MGVT: MGVT= {MGV(t)|t= 1,. . .i表示每一幀關(guān)鍵幀圖像選取出的Harris穩(wěn)定角點(diǎn)，取值范圍為0-N，用LEV表示距離 為K個(gè)關(guān)鍵幀時(shí)的極值點(diǎn)，包含極大值和極小值，則其在時(shí)域上的擴(kuò)展可用LEVT進(jìn)行表示， 令E為距離K內(nèi)產(chǎn)生的極值點(diǎn)數(shù)目，則 LEV(i) =extreme{MGV(j)|j= 1,. . . ,k} LEVT= {LEV(t2) |t2= 1，· · ·，E} 〇4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)空域的視頻零水印方法，其特征在于，步驟6中具體方 法為： 以場(chǎng)景為基本單位，分別根據(jù)時(shí)域灰度均值數(shù)據(jù)集和時(shí)域極值數(shù)據(jù)集，生成水印數(shù) 據(jù)； ① 利用灰度均值數(shù)據(jù)集產(chǎn)生水印信息，計(jì)算場(chǎng)景內(nèi)所有關(guān)鍵幀Harris角點(diǎn)灰度均值 (MGV)的平均值，記為E"，設(shè)置兩個(gè)閥值，分別為高位閥值和低位閥值，分別記為Thigh和 Tlow, Thigh=Εη+αX255 Tlow=Εη+βX255 α、β為0-1之間的參數(shù)，用于控制閥值的大?。? 將每一關(guān)鍵幀的MGV值與閥值進(jìn)行比較，令Η為大于Thigh的關(guān)鍵幀數(shù)目，L為小于Tlow的關(guān)鍵幀數(shù)目，如果Η大于L，則生成水印數(shù)據(jù)" 1"，否則生成水印數(shù)據(jù)"0" ； ② 利用極值點(diǎn)數(shù)據(jù)集產(chǎn)生水印信息，根據(jù)Τ檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在場(chǎng)景中，以滿足Τ檢驗(yàn)的幀距 離D值為lbit水印產(chǎn)生范圍，令Nmax和Nmin表示每一片斷中極大值LEV^JP極小值LEV_ 數(shù)目，如果Nmax大于Nmin，則生成水印數(shù)據(jù)" 1"，否則生成水印數(shù)據(jù)"0" ； 最后，將兩組水印信息進(jìn)行隨機(jī)排序操作，就可以生成最終水印數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于時(shí)空域的視頻零水印方法，包括視頻場(chǎng)景分割、利用有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行同步機(jī)制設(shè)計(jì)與關(guān)鍵幀提取、<i>3D-Harris</i>角點(diǎn)組建、時(shí)間域灰度均值數(shù)據(jù)集構(gòu)建、時(shí)間域極值數(shù)據(jù)集構(gòu)建、雙重零水印構(gòu)建等步驟。該方法在時(shí)空域基于視頻內(nèi)容特征形成水印數(shù)據(jù)，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，在抗幾何攻擊的基礎(chǔ)上，能同時(shí)對(duì)抗色彩攻擊和同步攻擊，并解決零水印二義性問(wèn)題，用于視頻內(nèi)容的版權(quán)保護(hù)，具有高魯棒性特征。
【IPC分類】H04N19/467
【公開號(hào)】CN105263025
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510745110
【發(fā)明人】彭德中, 羅一帆, 項(xiàng)勇
【申請(qǐng)人】成都瑞貝英特信息技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月5日