[發(fā)明專利]一種基于方差分析的自適應(yīng)視頻水印的嵌入和提取方法

有效

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• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110191343B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常紅霞;嚴(yán)勤
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明涉及一種基于方差分析的自適應(yīng)視頻水印的嵌入方法，包括以下步驟對接收到的視頻關(guān)鍵幀計算對比度和熵，如果所述對比度和熵均低于預(yù)先設(shè)定閾值，拋棄此幀；如果符合要求轉(zhuǎn)到下一步；提取關(guān)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(nèi)預(yù)測，并計算預(yù)測殘差矩陣；計算預(yù)測殘差矩陣的方差，并生成視頻幀的方差矩陣；依據(jù)閾值th₁和th₂，將視頻幀的紋理復(fù)雜度劃分成低紋理區(qū)域S₀，高紋理區(qū)域S₁和較高紋理區(qū)域S₂；對高紋理區(qū)域內(nèi)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(shù)上。該嵌入方法是將水印信息自適應(yīng)嵌入在視頻幀的高紋理區(qū)域，變換域水印的不可見性和魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(yīng)視頻水印的嵌入方法和提取方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像、視頻的傳輸越來越便捷，由于電子產(chǎn)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(fù)制，或被不法分子利用，版權(quán)保護的重要性不言而喻。因此，如何對多媒體電子產(chǎn)品的版權(quán)進行有效安全的保護是目前信息安全領(lǐng)域的一個熱點話題。

數(shù)字水印技術(shù)的快速發(fā)展為多媒體電子產(chǎn)品的版權(quán)保護提供了一種有效的方式。數(shù)字水印技術(shù)主要是將電子產(chǎn)品的版權(quán)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(jīng)過傳輸攻擊等條件下，接收端依然能夠有效提取出該產(chǎn)品的版權(quán)信息，從而進行版權(quán)認(rèn)證和防盜。

目前，視頻水印的自適應(yīng)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)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(yīng)視頻水印的嵌入方法，該嵌入方法是將水印信息自適應(yīng)嵌入在視頻幀的高紋理區(qū)域，變換域水印的不可見性和魯棒性。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種基于方差分析的自適應(yīng)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(guān)鍵幀計算對比度和圖像熵，如果其對比度和熵低于預(yù)先設(shè)定經(jīng)驗值，拋棄此幀；如果符合要求轉(zhuǎn)到下一步；

(2)將視頻幀解碼并轉(zhuǎn)換到Y(jié)UV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(nèi)預(yù)測，并計算預(yù)測殘差矩陣；

(4)計算預(yù)測殘差矩陣的方差，并生成預(yù)測殘差塊的方差矩陣；

其中，Height和Width分別對應(yīng)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(yù)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(biāo)和列標(biāo)，Z(i,j)表示預(yù)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(tǒng)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(jù)方差從小到大排列，取排在96-98％處的方差為閾值th₂；