一種視頻零水印的實現(xiàn)方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種視頻零水印的實現(xiàn)方法及裝置，包括視頻的關(guān)鍵幀提取、關(guān)鍵幀圖像的處理、水印圖像的加密、零水印構(gòu)造及注冊等步驟，該方法可以實現(xiàn)不直接在視頻中嵌入數(shù)字水印，而是構(gòu)造了一種特定的方法將水印生成在數(shù)據(jù)庫中，這樣能夠在完全不修改視頻信息的情況下提供一種高安全性的數(shù)字水印的注冊方法，它不影響水印的透明性，水印也具有更強的魯棒性，可以更好的應(yīng)用在視頻內(nèi)容的版權(quán)保護中。
【專利說明】
一種視頻零水印的實現(xiàn)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及信息隱藏和數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種視頻零水印的實現(xiàn)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展和人類生活的不斷進步，多媒體技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，多媒體(如視頻、音頻、圖像、文本等)信息在我們的日常生活中也扮演著越來越重要的角色。由此，視頻的產(chǎn)權(quán)保護漸漸成為人們研究的焦點。零水印作為一種不對原視頻圖像數(shù)據(jù)進行修改的新型數(shù)字水印技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。但零水印技術(shù)目前發(fā)展還不夠成熟，導致零水印的構(gòu)造效率和準確性較低，在將零水印嵌入時會出現(xiàn)水印魯棒性和視頻清晰度之間的矛盾。
[0003]數(shù)字水印技術(shù):數(shù)字水印技術(shù)是將一些標識信息(即數(shù)字水印)直接嵌入數(shù)字載體當中，但不影響原載體的使用價值，也不容易被人的知覺系統(tǒng)覺察或注意到。通過這些隱藏在載體中的信息，可以達到確認內(nèi)容創(chuàng)建者、購買者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個重要研究方向。
[0004]零水印技術(shù):首先把表征圖像特征的某種信息通過某種特定的算法提取出來，然后以某種規(guī)定的方式將作者的標識信息與該信息結(jié)合，形成一個注冊的水印信息，最后將該水印信息注冊到第三方的知識產(chǎn)權(quán)信息數(shù)據(jù)庫中。由于零水印方案中的數(shù)字水印是注冊到第三方的數(shù)字水印信息數(shù)據(jù)庫中，而不是嵌入到數(shù)字媒體中，因此也就不存在數(shù)字媒體質(zhì)量下降或水印量受限制等問題。當有數(shù)字載體作品需要作版權(quán)判定時，首先通過一定的算法方式提取待檢測作品的特征量，然后將原作者的標識信息與提取出的作品特征量以原規(guī)定算法方式結(jié)合，得到一個新的水印信息，判斷這個水印信息與第三方知識產(chǎn)權(quán)信息數(shù)據(jù)庫中注冊的水印信息的相似性，如果相似性極小，則認為待檢測作品不是原注冊過的作品，反之認為是原作者的作品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種視頻零水印的實現(xiàn)方法及裝置。
[0006]—方面，本發(fā)明實施例提出一種視頻零水印的實現(xiàn)方法，包括:
[0007]S1、視頻中關(guān)鍵幀的提取:在視頻序列上進彳丁鏡頭分割，再在鏡頭內(nèi)部提取出代表鏡頭內(nèi)容的關(guān)鍵幀；
[0008]S2、關(guān)鍵幀圖像的處理:對視頻中的關(guān)鍵幀分塊，并進行二維DCT變換，提取每一塊的DC系數(shù)進行一維DCT變換，得到AC系數(shù)，用AC系數(shù)提取特征值；
[0009 ] S3、水印圖像的加密:將水印圖像經(jīng)過加密后生成水印密文；
[0010]S4、零水印的構(gòu)造:將水印密文同所述特征值進行異或處理，形成零水印，注冊到IPR信息數(shù)據(jù)庫中。
[0011]另一方面，本發(fā)明實施例提出一種視頻零水印的實現(xiàn)裝置，包括:
[0012]提取單元，用于在視頻序列上進行鏡頭分割，再在鏡頭內(nèi)部提取出代表鏡頭內(nèi)容的關(guān)鍵幀；
[0013]處理單元，用于對視頻中的關(guān)鍵幀分塊，并進行二維DCT變換，提取每一塊的DC系數(shù)進行一維DCT變換，得到AC系數(shù)，用AC系數(shù)提取特征值；
[0014]加密單元，用于將水印圖像經(jīng)過加密后生成水印密文；
[0015]構(gòu)造單元，用于將水印密文同所述特征值進行異或處理，形成零水印，注冊到IPR信息數(shù)據(jù)庫中。
[0016]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0017]能夠平衡傳統(tǒng)視頻數(shù)字水印嵌入時出現(xiàn)的水印魯棒性和視頻清晰度之間的矛盾，不更改任何視頻數(shù)據(jù)。
[0018]改善了零水印構(gòu)造算法，提高了算法的構(gòu)造效率及準確性。
[0019]能抵擋H.264、MPEG-4壓縮，噪聲供給，濾波，幀剪切等攻擊。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明視頻零水印的實現(xiàn)方法一實施例的流程示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明視頻零水印的實現(xiàn)裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]參看圖1，本實施例公開一種視頻零水印的實現(xiàn)方法，包括:
[0024]S1、視頻中關(guān)鍵幀的提取:在視頻序列上進行鏡頭分割，再在鏡頭內(nèi)部提取出代表鏡頭內(nèi)容的關(guān)鍵幀；
[0025]S2、關(guān)鍵幀圖像的處理:對視頻中的關(guān)鍵幀分塊，并進行二維DCT變換(離散余弦變換)，提取每一塊的DC系數(shù)(直流分量)進行一維DCT變換，得到AC系數(shù)(交流分量)，用AC系數(shù)提取特征值；
[0026]S3、水印圖像的加密:將水印圖像經(jīng)過加密后生成水印密文；
[0027]S4、零水印的構(gòu)造:將水印密文同所述特征值進行異或處理，形成零水印，注冊到IPR(Intellectual Property Rights知識產(chǎn)權(quán))信息數(shù)據(jù)庫中。
[0028]視頻關(guān)鍵幀提取技術(shù):關(guān)鍵幀是反映一組鏡頭中主要信息內(nèi)容的一幀或若干幀圖像，可以簡潔地表達鏡頭內(nèi)容。因為每個鏡頭都是在同一場景下拍攝的，同一個鏡頭中的各幀圖像有相當大的重復信息?？紤]到存儲容量的問題，僅存儲鏡頭關(guān)鍵幀，可達到數(shù)據(jù)壓縮的效果。其次，用關(guān)鍵幀來代表鏡頭，作用類似于特征描述，這樣再進行特征提取就會增加效率。最后，關(guān)鍵幀提供了原始視頻序列的省略表示，并根據(jù)用戶的需要提供多種應(yīng)用服務(wù)，比如能夠指出視頻內(nèi)容中所需的特定部分，或者作為視頻標引的應(yīng)用，SI中的具體方法為:
[0029]首先將視頻分割為鏡頭，鏡頭分割的基本方法就是計算視頻的幀間距離，并將距離與一定的閾值比較從而來判定鏡頭邊界。鏡頭間的轉(zhuǎn)換可分為突變和漸變。對于突變鏡頭，分屬于兩個鏡頭的相鄰幀的特征會相差很大，此時可以設(shè)定一個閾值，當視頻相鄰幀特征間的距離大于閾值時，則可判定存在鏡頭的突變。對于漸變鏡頭，視頻內(nèi)容變化比較平緩，沒有發(fā)生急劇變化，因此視頻幀特征的變化也是比較平緩的，需要兩個閾值，用來判定漸變的開始和結(jié)束。關(guān)于鏡頭分割，可以使用現(xiàn)有的分割方法，詳細過程本發(fā)明不再贅述。使用的聚類算法主要步驟為:1、將視頻分割為鏡頭后，根據(jù)每一個鏡頭中連續(xù)幀的相似度(具體用歐式距離來計算相似度)將N幀(假設(shè)一個鏡頭有N幀)聚類為M族;2、對M族進行優(yōu)化，選出候選族(候選族的意思是某一族中的視頻幀數(shù)比其他族的平均值要大)；3、從候選族中選出關(guān)鍵幀，選取原則為與聚類中心最鄰近的那一幀。如果第2步得到的候選族的數(shù)量不止I個，則可以從中隨機選取I個進行關(guān)鍵幀選取，也可以從中選取視頻幀數(shù)最多的候選族進行關(guān)鍵幀選取。
[0030]本發(fā)明實施例中，使用了聚類的提取方法，基于鏡頭內(nèi)部圖像內(nèi)容的不同，可以自動選取數(shù)量不同的關(guān)鍵幀。這樣能夠很大程度的降低一個鏡頭內(nèi)選取關(guān)鍵幀所表示信息的冗余度，從而提高視頻中實現(xiàn)零水印方法的準確性。
[0031]S2中的具體方法為:
[0032]對于步驟SI中提取出的關(guān)鍵幀按照亮度進行8*8的分塊，對每個宏塊進行8*8的二維DCT變換，得出DC系數(shù)，對DC系數(shù)進行Arnold映射達到置亂操作的效果，再進行1*4的一維DCT變換，得到AC系數(shù)。用AC系數(shù)提取特征值。
[0033]S3中的具體方法為:
[0034]將待嵌入的二值水印圖像掃描為一維二值序列，再對此序列進行擴頻處理;利用Logistic映射生成二值混沌序列；將混沌序列同水印擴頻后的序列進行異或，得到水印密文。
[0035 ]參看圖2，本實施例公開一種視頻零水印的實現(xiàn)裝置，包括:
[0036]提取單元I，用于在視頻序列上進行鏡頭分割，再在鏡頭內(nèi)部提取出代表鏡頭內(nèi)容的關(guān)鍵幀；
[0037]處理單元2，用于對視頻中的關(guān)鍵幀分塊，并進行二維DCT變換，提取每一塊的DC系數(shù)進行一維DCT變換，得到AC系數(shù)，用AC系數(shù)提取特征值；
[0038]加密單元3，用于將水印圖像經(jīng)過加密后生成水印密文；
[0039]構(gòu)造單元4，用于將水印密文同所述特征值進行異或處理，形成零水印，注冊到IPR信息數(shù)據(jù)庫中。
[0040]本發(fā)明首先將視頻分成鏡頭，再用聚類的方法選出關(guān)鍵幀，對關(guān)鍵幀的圖像進行處理，具體為先進行2D-DCT變換，得到DC系數(shù)，用Arnold置亂DC系數(shù)，將DC系數(shù)進行DCT變換得到AC系數(shù)，使用AC系數(shù)提取特征值;將二值水印圖像進行掃描得到二值序列后進行擴頻處理，同Logistic映射生成的二值混沌序列進行異或得到水印密文；最后將此水印密文同特征值進行異或處理生成零水印序列，將此零水印序列注冊到IPR信息數(shù)據(jù)庫中，在不修改原始視頻的基礎(chǔ)上能夠克服已有的零水印構(gòu)造算法的效率問題，平衡傳統(tǒng)視頻數(shù)字水印嵌入時出現(xiàn)的水印魯棒性和視頻清晰度之間的矛盾，并在提高視頻水印魯棒性的同時，抵擋住H.264、MPEG-4壓縮，噪聲供給，濾波，幀剪切等攻擊。
[0041]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種視頻零水印的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括: 51、視頻中關(guān)鍵幀的提取:在視頻序列上進行鏡頭分割，再在鏡頭內(nèi)部提取出代表鏡頭內(nèi)容的關(guān)鍵幀； 52、關(guān)鍵幀圖像的處理:對視頻中的關(guān)鍵幀分塊，并進行二維DCT變換，提取每一塊的DC系數(shù)進行一維DCT變換，得到AC系數(shù)，用AC系數(shù)提取特征值； 53、水印圖像的加密:將水印圖像經(jīng)過加密后生成水印密文； 54、零水印的構(gòu)造:將水印密文同所述特征值進行異或處理，形成零水印，注冊到IPR信息數(shù)據(jù)庫中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述SI，包括: 將視頻分割為鏡頭后，根據(jù)每一個鏡頭中連續(xù)幀的相似度將該鏡頭的所有圖像幀進行聚類，對聚類得到的聚類族進行優(yōu)化，選出候選族，并從所述候選族中選出代表該鏡頭內(nèi)容的關(guān)鍵幀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2，包括: 對所述關(guān)鍵幀按照亮度進行8*8的分塊，對每個宏塊進行8*8的二維DCT變換，得到DC系數(shù)； 用Arnold置亂DC系數(shù)，將置亂后的DC系數(shù)進行DCT變換得到AC系數(shù)，使用AC系數(shù)提取特征值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3，包括: 將待嵌入的二值水印圖像掃描為一維二值序列，再對此序列進行擴頻處理； 利用Logistic映射生成二值混純序列； 將混沌序列同水印擴頻后的序列進行異或，得到水印密文。5.一種視頻零水印的實現(xiàn)裝置，其特征在于，包括: 提取單元，用于在視頻序列上進行鏡頭分割，再在鏡頭內(nèi)部提取出代表鏡頭內(nèi)容的關(guān)鍵幀； 處理單元，用于對視頻中的關(guān)鍵幀分塊，并進行二維DCT變換，提取每一塊的DC系數(shù)進行一維DCT變換，得到AC系數(shù)，用AC系數(shù)提取特征值； 加密單元，用于將水印圖像經(jīng)過加密后生成水印密文； 構(gòu)造單元，用于將水印密文同所述特征值進行異或處理，形成零水印，注冊到IPR信息數(shù)據(jù)庫中。
【文檔編號】H04N21/8358GK106028175SQ201610454736
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】高萬林, 馮慧, 李佳璇, 張莉, 宋越, 于麗娜
【申請人】中國農(nóng)業(yè)大學