[發(fā)明專利]一種基于H.264運(yùn)動矢量的視頻水印嵌入提取方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010170465.3
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101854546A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李惠軍;鄭熠;孫向陽
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于H.264運(yùn)動矢量的視頻水印嵌入提取方法，屬視頻數(shù)字加解密技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)的分發(fā)越來越方便，在人們享受著高速網(wǎng)絡(luò)和豐富的多媒體文件的同時(shí)，盜版活動也越來越猖獗。文件被惡意篡改的可能性越來越大，人們也無法證明多媒體文件的真正來源，這就打擊了多媒體提供者的積極性，并且嚴(yán)重?fù)p害了已有多媒體文件的版權(quán)，引起更多的糾紛。

通過數(shù)字加密技術(shù)可以緩解盜版問題。通過在多媒體文件發(fā)布之前對其進(jìn)行加密處理，在接受方通過相對應(yīng)的解密算法還原原始文件，從而保證在整個(gè)文件的傳播過程中不會被惡意篡改。但這種方法僅適合文件很小的情況下，隨著文件大小的不斷提升，加解密過程將變得異常復(fù)雜和漫長。

數(shù)字水印技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這個(gè)問題。數(shù)字水印技術(shù)是通過一定的算法將版權(quán)信息嵌入到被保護(hù)的數(shù)字載體信號(如圖像、音頻、視頻、文本等)中來證明版權(quán)歸屬的技術(shù)，從它出現(xiàn)到現(xiàn)在短短的十幾年工夫，已經(jīng)成為多媒體信號處理領(lǐng)域一個(gè)炙手可熱的研究方向。數(shù)字水印技術(shù)的研究和應(yīng)用對版權(quán)保護(hù)、數(shù)據(jù)認(rèn)證和完整性檢驗(yàn)都具有重要的實(shí)用價(jià)值；在廣播監(jiān)控，用戶跟蹤等方面也具有廣泛的應(yīng)用。

目前多媒體視頻由于其原始視頻文件龐大，需要先進(jìn)行壓縮才適合在網(wǎng)絡(luò)中傳播。壓縮技術(shù)一般有MPEG1、MPEG2、MPEG4、H.263、H.264技術(shù)等。其中H.264技術(shù)由于其壓縮率高，處理速度快，因?yàn)楹苓m合在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。根據(jù)H.264的壓縮原理，在壓縮視頻的同時(shí)，實(shí)時(shí)進(jìn)行水印的嵌入，從而在視頻生成的同時(shí)，已經(jīng)是含有版權(quán)人信息的文件，并且該文件基本對視頻的影響忽略不計(jì)。當(dāng)該文件受到惡意篡改時(shí)，可以利用提取算法提取出版權(quán)人信息，從而證明文件的真正所有人。

H.264編碼過程中可嵌入水印的載體眾多，方法也不一，可以在幀內(nèi)進(jìn)行嵌入，使用基于圖像的算法，也可以在幀間進(jìn)行嵌入，使用運(yùn)動矢量作為載體。因?yàn)橐曨l的時(shí)間長，運(yùn)動矢量眾多，所以在其中嵌入水印，既可以滿足水印單位量小，并且重復(fù)周期多，嵌入位置不固定的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種基于H.264運(yùn)動矢量的視頻水印嵌入提取方法，能夠?qū)崿F(xiàn)水印的秘密隱藏，和傳統(tǒng)的水印嵌入算法相比，嵌入位置更加隱蔽，水印的形式也更加難以發(fā)現(xiàn)。

本發(fā)明方法是通過以下方案來實(shí)現(xiàn)的。

一種基于H.264運(yùn)動矢量的視頻水印嵌入提取方法，包括視頻水印嵌入和提取兩個(gè)過程視頻水印嵌入是將P幀作為嵌入目標(biāo)，利用密鑰生成一組偽隨機(jī)序列，序列的取值是{0，1}；然后把密鑰分組，每一組轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制的一個(gè)數(shù)，代表了水印嵌入的P幀的序號；最后修改相應(yīng)的P幀的運(yùn)動矢量，視頻水印嵌入完成；視頻水印提取是在解碼幀中找到P幀，統(tǒng)計(jì)該P(yáng)幀中相應(yīng)塊的MV特性，滿足條件的P幀含有水印，該幀號就是相應(yīng)的水印值，所有含水印的P幀幀號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制就可以得到水印序列，視頻水印提取完成，其具體步驟如下：

視頻水印嵌入

1)在原始視頻編碼成H.264視頻的過程中，確定幀內(nèi)編碼出現(xiàn)的次數(shù)，兩次幀內(nèi)編碼中間的部分即是幀間編碼，也就是P幀；

2)確定水印生成算法，可以采用隨機(jī)產(chǎn)生的方式，或者是有意義的水印，最終把水印按照一定的算法編碼為二進(jìn)制序列，也就是{0，1}序列；

3)把一維水印進(jìn)行分組，分組方式為P幀的長度，如果P幀長度在大于2n且小于2n+1時(shí)，按照n對水印進(jìn)行分組；還原每個(gè)分組的二進(jìn)制變?yōu)槭M(jìn)制；

4)產(chǎn)生的序列就是水印嵌入的P幀號序列。對選取出的P幀進(jìn)行分塊，選取特定塊(可以按照約定進(jìn)行選取)，修改該塊的運(yùn)動矢量；

5)考慮到運(yùn)動矢量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，0值較多，修改運(yùn)動矢量的方法為：修改該運(yùn)動矢量為奇數(shù)，使得統(tǒng)計(jì)結(jié)果不受到原始數(shù)據(jù)的影響；

6)將修改后的運(yùn)動矢量保存，合并P幀分塊，把嵌入水印的P幀替代原始的P幀；

7)得到的P幀序列就是含有水印的P幀序列，水印嵌入過程完成；

視頻水印提取

8)對含有水印的視頻進(jìn)行解碼；

9)在H.264視頻解碼為原始視頻時(shí)，對每個(gè)經(jīng)過解碼器的P幀進(jìn)行檢測，檢測方法是：對該P(yáng)幀進(jìn)行分塊，選取出特定塊；(選擇方法和嵌入的方法一致)

10)對特定塊進(jìn)行運(yùn)動矢量的奇偶性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果奇數(shù)個(gè)數(shù)大于偶數(shù)個(gè)數(shù)，則該塊含有水??；

11)同理，如果該P(yáng)幀的最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果超過了統(tǒng)計(jì)閥值，則確定該塊為含水印幀，幀的序號就是水印信息；