[發(fā)明專利]一種基于幀間預(yù)測誤差直方圖修改的可逆視頻水印方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910092910.6
• 申請(qǐng)日: 2009-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN101651837A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉驍;陳真勇;曾驍;范圍;羅立新;熊璋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N7/32
• 分類號(hào): H04N7/32;H04N7/16
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 成金玉;盧 紀(jì)

1.一種基于幀間預(yù)測誤差直方圖修改的可逆視頻水印方法，包括水印嵌入和水印提取兩大部分，其特征在于：所述水印嵌入過程采用逆序嵌入的方式，即如果視頻幀是第一幀則使用幀內(nèi)預(yù)測方式嵌入，如果不是，則使用幀間預(yù)測水印嵌入方式嵌入；所述幀間預(yù)測水印嵌入方式包括使用運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到幀間預(yù)測誤差、利用直方圖修改方式嵌入水印和頭信息的生成；所述水印提取過程采用順序提取的方式，如果視頻幀是第一幀則使用幀內(nèi)預(yù)測方式提取水印并還原，如果不是，則采用幀間預(yù)測方式提取水印并還原；

視頻水印嵌入的過程如下：

(1)按照逆序從最后一幀向前進(jìn)行水印嵌入；

(2)判斷是否為第一幀，如果是第一幀，則采用靜態(tài)圖像可逆水印方法，即幀內(nèi)預(yù)測及直方圖修改以嵌入水印，并結(jié)束水印嵌入操作；如果不是第一幀，則繼續(xù)后面的步驟；

(3)讀取當(dāng)前幀F(xiàn)_i，讀取其前一幀為F_i-1，F(xiàn)_i-1作為參考幀，利用塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法得到預(yù)測誤差和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)向量并保存當(dāng)前幀頭信息H_i；

(4)對(duì)預(yù)測誤差進(jìn)行直方圖修改以嵌入數(shù)據(jù)，其中嵌入數(shù)據(jù)由后一幀的頭信息H_i+1和水印組成；

(5)將預(yù)測直方圖所選峰值和零值對(duì)、運(yùn)動(dòng)向量、邊界表長度和邊界表四個(gè)部分組合為當(dāng)前幀的頭信息H_i，其中邊界表長度和邊界表記錄了所有原始的邊界像素和由于嵌入水印而產(chǎn)生的邊界像素；

(6)重復(fù)步驟(2)至(6)直到全部水印嵌入完成；

視頻水印的提取過程如下：

(1)按照順序從第一幀向后進(jìn)行水印提取；

(2)判斷是否為第一幀，如果是第一幀，則采用靜態(tài)圖像可逆水印方法，即幀內(nèi)預(yù)測與直方圖修改提取水印，轉(zhuǎn)至步驟(4)；

(3)如果不是第一幀，則讀取當(dāng)前幀F(xiàn)_i以及其前一幀F(xiàn)_i-1，結(jié)合F_i-1和前一幀F(xiàn)_i-1提取過程得到當(dāng)前幀頭信息H_i中的運(yùn)動(dòng)向量，得到當(dāng)前幀對(duì)應(yīng)的預(yù)測誤差；

(4)利用H_i中記錄的原始直方圖峰值和零值對(duì)，使用預(yù)測誤差直方圖修改的方法提取水印和下一幀的頭信息H_i+1，并還原當(dāng)前幀；

(5)重復(fù)過程(2)至(5)直到全部水印提取完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于幀間預(yù)測誤差直方圖修改的可逆視頻水印方法，其特征在于：所述的視頻第一幀所采用的靜態(tài)圖像可逆水印方法采用基于幀內(nèi)像素預(yù)測產(chǎn)生預(yù)測誤差，并使?用預(yù)測誤差直方圖修改進(jìn)行嵌入。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于幀間預(yù)測誤差直方圖修改的可逆視頻水印方法，其特征在于：在所述的視頻水印嵌入過程中，利用塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法得到預(yù)測誤差和運(yùn)動(dòng)向量的過程如下：

a.對(duì)于使用幀間預(yù)測的幀，即除第一幀以外的所有幀F(xiàn)_i，將其劃分成大小為16×16大小的不相交塊，作為目標(biāo)塊并記錄下其行列坐標(biāo)x，y；

b.對(duì)于每個(gè)目標(biāo)塊，在參考幀F(xiàn)_i-1中與其相同位置附近3個(gè)像素的范圍內(nèi)，尋找與其相同像素?cái)?shù)量最多的并且大小相同的像素塊作為預(yù)測塊，并記錄下其位置行列坐標(biāo)x’，y’；

c.將目標(biāo)塊與預(yù)測塊相減得到預(yù)測誤差，將目標(biāo)塊的位置與預(yù)測塊的位置相減得到運(yùn)動(dòng)向量dx和dy，其中dx＝x-x’，dy＝y(tǒng)-y’。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于幀間預(yù)測誤差直方圖修改的可逆視頻水印方法，其特征在于：在所述的視頻水印嵌入過程中，利用對(duì)預(yù)測誤差進(jìn)行直方圖修改的方法嵌入水印的過程如下：

a.在預(yù)測誤差直方圖中尋找兩個(gè)峰值和零值對(duì)并記錄，其中峰值表示擁有最大頻率的預(yù)測誤差值，零值表示頻率為零的預(yù)測誤差值；

b.判斷零值點(diǎn)位于峰值點(diǎn)的左側(cè)還是右側(cè)，如果位于左側(cè)，則將位于零值點(diǎn)和峰值點(diǎn)之間，不包含峰值點(diǎn)的所有像素值預(yù)測誤差減1；如果位于右側(cè)，則將位于零值點(diǎn)和峰值點(diǎn)之間，不包含峰值點(diǎn)的所有像素值預(yù)測誤差加1；

c.將水印信息比特位嵌入直方圖平移前的峰值點(diǎn)，對(duì)于右側(cè)峰值點(diǎn)，如果嵌入水印的比特位為1，則將預(yù)測誤差加1，否則保持預(yù)測誤差值不變；對(duì)于左側(cè)峰值點(diǎn)，如果嵌入水印的比特位為1，則將預(yù)測誤差減1，否則保持預(yù)測誤差值不變；

d.計(jì)算修改后的預(yù)測誤差與像素預(yù)測值之和，獲得嵌水印的像素值。?