[發明專利]一種基于方差分析的自適應視頻水印的嵌入和提取方法

有效

• 申請號: 201910474881.3
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110191343B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 常紅霞;嚴勤
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04N19/467
• 分類號: H04N19/467;H04N19/625;H04N19/13
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明涉及一種基于方差分析的自適應視頻水印的嵌入方法，包括以下步驟對接收到的視頻關鍵幀計算對比度和熵，如果所述對比度和熵均低于預先設定閾值，拋棄此幀；如果符合要求轉到下一步；提取關鍵幀的灰度分量；對所提取灰度圖像進行基于H.264的4*4幀內預測，并計算預測殘差矩陣；計算預測殘差矩陣的方差，并生成視頻幀的方差矩陣；依據閾值th₁和th₂，將視頻幀的紋理復雜度劃分成低紋理區域S₀，高紋理區域S₁和較高紋理區域S₂；對高紋理區域內的4*4視頻幀塊進行DCT變換，并將水印信息嵌入在DCT的直流系數上。該嵌入方法是將水印信息自適應嵌入在視頻幀的高紋理區域，變換域水印的不可見性和魯棒性。

技術領域

本發明涉及一種水印的嵌入和提取方法，尤其涉及一種基于方差分析的自適應視頻水印的嵌入方法和提取方法。

背景技術

近年來，隨著人工智能和物聯網技術的飛速發展，圖像、視頻的傳輸越來越便捷，由于電子產品傳輸快捷方便，為保護所有者的個人利益，防止別人拷貝復制，或被不法分子利用，版權保護的重要性不言而喻。因此，如何對多媒體電子產品的版權進行有效安全的保護是目前信息安全領域的一個熱點話題。

數字水印技術的快速發展為多媒體電子產品的版權保護提供了一種有效的方式。數字水印技術主要是將電子產品的版權信息以二進制序列的形式嵌入到所要保護的多媒體中，在經過傳輸攻擊等條件下，接收端依然能夠有效提取出該產品的版權信息，從而進行版權認證和防盜。

目前，視頻水印的自適應嵌入主要分為空間域水印和變換域水印。空間域水印算法通常直接將視頻幀進行分塊，這樣容易造成視頻幀圖像失真較大，透明性變差。

發明內容

本發明為了提高水印的不可見性和魯棒性，提高水印的嵌入容量，提供了一種基于方差分析的自適應視頻水印的嵌入方法，該嵌入方法是將水印信息自適應嵌入在視頻幀的高紋理區域，變換域水印的不可見性和魯棒性。

本發明所采取的技術方案為：

一種基于方差分析的自適應視頻水印的嵌入方法主要包括以下步驟：

(1)對接收到的視頻關鍵幀計算對比度和圖像熵，如果其對比度和熵低于預先設定經驗值，拋棄此幀；如果符合要求轉到下一步；

(2)將視頻幀解碼并轉換到YUV空間，提取Y通道得到灰度圖像分量；

(3)對所提取灰度圖像進行基于H.264的4*4幀內預測，并計算預測殘差矩陣；

(4)計算預測殘差矩陣的方差，并生成預測殘差塊的方差矩陣；

其中，Height和Width分別對應視頻幀的高度和寬度，m＝1,2,…,Height/N,n＝1,2,…,Width/N，N的取值4，μ表示預測殘差塊的均值，表示第(m,n)個殘差塊的方差，VT是方差矩陣，i＝0,1,2,3，j＝0,1,2,3，分別代表矩陣的行標和列標，Z(i,j)表示預測殘差塊矩陣。

(5)利用Weibull模型，Laplace模型和Cauchy模型分別對所生成方差矩陣進行統計建模，以Cauchy曲線和Weibull曲線，Laplace曲線的交點作為尾部拖尾的開始，并將此交點看作方差閾值th₁，然后根據方差從小到大排列，取排在96-98％處的方差為閾值th₂；