[發(fā)明專利]基于小波域和獨立主成份分析的盲視頻水印方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710019116.X
• 申請日: 2007-11-20
• 公開（公告）號: CN101222620A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 高新波;李潔;王靜煒;鄧成;路文;王鵬;賈萌
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N7/24
• 分類號: H04N7/24;H04N7/16
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術領域

本發(fā)明屬于視頻處理，具體地說是一種涉及盲視頻水印方法，可用于在因特網(wǎng)上對版權的保護與信息安全處理。

背景技術

隨著數(shù)字技術和因特網(wǎng)的發(fā)展，各種形式的多媒體數(shù)字作品，如圖像、視頻、音頻等紛紛以網(wǎng)絡形式發(fā)表，人們可以方便地利用數(shù)字設備制作、處理和存儲圖像、語音、文本和視頻等信息媒體。與此同時，數(shù)字網(wǎng)絡通信正在飛速發(fā)展，使得信息的發(fā)布和傳輸實現(xiàn)了“數(shù)字化”和“網(wǎng)絡化”。在模擬時代，人們把磁帶作為記錄設備，盜版拷貝通常要比原始拷貝的質(zhì)量低，而盜版拷貝的二次拷貝的質(zhì)量更糟糕。而在數(shù)字時代，歌曲或電影的數(shù)字拷貝過程完全不損失作品質(zhì)量。自從1993年11月Internet上出現(xiàn)了MarcAndreessen的Mosaic網(wǎng)頁瀏覽器，Internet對用戶變得友好起來，很快人們便開始樂于從Internet上下載圖片、音樂和視頻。對數(shù)字媒體而言，Internet成了最出色的分支系統(tǒng)，因為它不但成本低，而且不需要實際空間進行存儲，又能實時發(fā)送。因此，數(shù)字媒體很容易借助Internet或CD-ROM被復制、處理、傳播和公開。這樣就引發(fā)出數(shù)字信息傳輸?shù)陌踩珕栴}和數(shù)字產(chǎn)品的版權保護問題。如何在網(wǎng)絡環(huán)境中實施有效的版權保護和信息安全，如何防止數(shù)字產(chǎn)品，如電子出版物、音頻、視頻、動畫、圖像產(chǎn)品等被侵權、盜版和篡改，已經(jīng)成為世界各國亟待解決的熱門課題。作為其中的一個重要分支，數(shù)字視頻水印技術是一種將數(shù)字、序列號、文字、圖像標志等版權信息嵌入到視頻數(shù)據(jù)中的技術。

不可見數(shù)字視頻水印根據(jù)嵌入位置不同可分為時/空域，變換域和壓縮域三種水印方法。其中時/空域水印處理，是用各種各樣的方法直接修改載體的時/空域采樣，如直接修改像素的最低位，這種方法的不足是：魯棒性不高，信息量少即能夠潛入的水印信息不太多，否則從視覺上能看出來。變換域水印處理，是對原始載體進行各種各樣的變換后嵌入水印，如離散余弦變換，離散傅里葉變換，小波變換等，這種方法的不足是計算時間較長，方法復雜度較高。壓縮域水印處理，是指在MPEG域，VQ域和分形壓縮域內(nèi)進行的水印處理，這種方法的不足是隨著解碼過程，水印也被提取，從而無法與視頻共存亡，對于解碼之后對視頻的攻擊無抵抗能力。

獨立主成份分析是一種分離統(tǒng)計分量中的主獨立成分方法，其主要的應用在于特征提取以及盲源分離。孫建德等，Sun?J?D，Liu?J.A?Temporal?Desynchronization?ResilientVideo?Watermarking?Scheme?Based?on?Independent?Component?Analysis.IEEE?InternationalConference?on?Image?Processing?2005，Vol.1(2005)265-268，提出了一種將水印直接嵌入到視頻序列的主獨立分量，即空域中的主獨立成分中的方法。在該方法中采用背景運動即由視頻序列提取的主獨立分量反映視頻的運動，包括主要的運動物體和背景的變換。實驗表明，這種提取的獨立成分能自適應于視頻內(nèi)容并且準確的提取視頻序列的主要特征，從而使得該方法較一般變換域的水印方法更加穩(wěn)定。但是該方法存在以下不足：

(1)當視頻幀數(shù)超過30幀時，其運算量較大。

(2)由于背景運動往往不如物體運動穩(wěn)定，因此如果將水印嵌入到背景的變化中，將會很容易被攻擊后丟失主要水印信息。以Coast序列為例，變換的河流背景變換細碎而易變，如果將水印嵌入到該區(qū)域會很不穩(wěn)定。

(3)由于視頻序列的獨立分量變換范圍廣，因此將水印嵌入在低能量區(qū)域時，易于造成嵌入水印信息檢測時的丟失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，提出了一種基于小波域和獨立主成份分析的盲視頻水印方法，以提高水印嵌入的穩(wěn)定性和可靠性并縮短運算時間。

實現(xiàn)本發(fā)明目的技術方案是：先將圖像信息進行水印嵌入，然后對嵌入的水印信息進行提取。

具體過程如下：

水印的嵌入：

A.將原始視頻序列切分成多個視頻序列組；

B.將每個視頻序列組變換到3-D?DWT域，并提取該變換域所有視頻序列組的低頻分量；

C.從所有視頻序列組的低頻分量中提取相應的主獨立成分，并進行維納濾波處理去除主獨立成份中的高斯背景噪聲；

D.將維納濾波后的主獨立成份進行水印嵌入；

E.將嵌入水印的主獨立成份進行逆變換，再合并成一個視頻序列。

水印的提取：

F.將已嵌入的視頻序列切分成多個視頻序列組；