[發(fā)明專利]基于非負矩陣分解的AVS視頻數(shù)字水印方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910022187.4
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN101540898A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 同鳴;姬紅兵;閆濤
• 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;G06T1/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 王品華

1.一種基于非負矩陣分解的AVS視頻數(shù)字水印嵌入方法，包括如下過程：

(1)對原始視頻序列依次進行分組、降維處理和非負矩陣分解處理，并根據(jù)非負矩陣分解的結果提取出I幀每個8×8亮度子塊的運動特征，其中步驟(1)的按如下過程進行：

(1a)對原始視頻序列進行分組處理，保證每一組有且只有一個I幀，對視頻組的每一幀進行一維展開，將三維視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二維的非負矩陣；

(1b)對分組、降維處理后得到的非負矩陣按照如下迭代公式進行非負矩陣分解：

其中，B表示待分解的二維非負矩陣，B_il表示矩陣B第i行第l列的元素，U表示B非負矩陣分解得到的基矩陣，U_ia表示矩陣U第i行第a列的元素，H表示B非負矩陣分解得到的系數(shù)矩陣，H_aj表示矩陣H第a行第j列的元素；

(1c)根據(jù)非負矩陣分解得到系數(shù)矩陣H，按下式計算I幀每個像素點的運動分量：

其中，S(j)表示I幀第j個像素的運動分量，H_aj表示矩陣H第a行第j列的元素，T表示系數(shù)矩陣H的行數(shù)；

(1d)對I幀每個8×8亮度塊的所有像素點的運動分量進行求和，提取出亮度塊的運動特征；

(2)從原始視頻序列提取I幀每個8×8亮度子塊的亮度特征Lum(k)，并根據(jù)提取的亮度特征生成基于內(nèi)容的水印W(k)，其中步驟(2)的按如下過程進行：

(2a)按下式計算I幀每個8×8亮度塊的平均亮度，作為提取的亮度塊的亮度特征；

其中，Lum(k)為第k個亮度子塊提取的亮度特征，E(k，i，j)為I幀第k個8×8亮度塊第i行第j列的像素值；

(2b)根據(jù)提取的亮度特征按下式生成基于內(nèi)容的水印；

其中，W(k)為第k個亮度子塊生成的基于內(nèi)容的水印，Lum(k)為第k個亮度子塊提取的亮度特征；

(3)根據(jù)AVS幀內(nèi)預測的平均編碼代價，提取出I幀每個8×8亮度子塊的紋理特征，其中步驟(3)按如下過程進行：

(3a)對I幀所有8×8亮度塊，提取其在AVS視頻編碼標準中5種幀內(nèi)預測模式下的編碼代價；

(3b)計算所述5個編碼代價的平均值作為亮度塊的紋理特征：

其中，cost(k，m)為I幀第k個亮度塊在第m種預測模式下的編碼代價；

(4)根據(jù)提取的運動特征、亮度特征和紋理特征，計算第k個子塊的混合視覺掩蔽系數(shù)：

其中，α為視覺亮度特征掩蔽加權因子，β為視覺運動特征掩蔽加權因子，η為視覺紋理特征掩蔽加權因子，Mov(k)為第k個子塊提取的運動特征，Lum(k)為第k個子塊提取的亮度特征，TextMask(k)為第k個子塊提取的紋理特征，round表示取整函數(shù)；

(5)將水印W(k)嵌入在I幀第k個8×8亮度子塊幀內(nèi)預測殘差的中頻DCT系數(shù)中，并利用混合視覺掩蔽系數(shù)M(k)調(diào)整水印的嵌入強度；

(6)參照AVS視頻編碼標準對嵌入水印的DCT系數(shù)進行熵編碼，輸出含水印的AVS視頻碼流。

2.一種基于非負矩陣分解的AVS視頻數(shù)字水印提取方法，包括如下過程：

(1)參照AVS視頻解碼標準，對含水印的AVS視頻壓縮編碼流進行部分解碼處理，只解碼其中的I幀；

(2)從解碼過程中得到的每個8×8亮度子塊的殘差DCT系數(shù)中按下式提取出水印W′：

其中，W′(k)表示從第k個8×8亮度子塊中提取的水印，D′(k)表示含有水印的亮度塊預測殘差的中頻DCT系數(shù)；

(3)生成驗證水印W″，其中步驟(3)的按如下過程進行：

(3a)按下式計算解碼后的I幀每個8×8亮度子塊的平均亮度：

其中，Lum′(k)為第k個亮度子塊的平均亮度，E′(k，i，j)為解碼后的I幀第k個8×8亮度塊第i行第j列的像素值；

(3b)按下式生成驗證水印：

其中，Lum′(k)為解碼后的I幀第k個8×8亮度子塊的平均亮度，W″(k)為解碼后的I幀第k個8×8亮度子塊生成的驗證水印；

(4)比較提取出的水印W′和驗證水印W″，按下式計算它們之間的的誤碼率e，設定閾值T＝0.4，若e＜T，則證明該視頻已被嵌入水印，反之則未被嵌入水印，

其中，L為水印長度。?