[發明專利]基于3D視頻的水印嵌入、提取和對比方法及系統

在審

• 申請號: 202210313703.4
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114677257A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 劉熙堯;王佳鈺;陳志鴻;張健;賀建飆;張偉;方輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;H04N1/32
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

本發明涉及一種基于3D視頻的水印嵌入、提取和對比方法及系統，涉及信息安全技術領域。將待嵌入三維視頻中的各二維視頻幀分別進行分塊均得到多個子塊；對子塊顏色空間中的任一分量進行多級DT?CWT分解，得到子塊在各級分解下的子帶；根據待嵌入水印對子帶的幅值矩陣進行修改得到修改后的子帶；對修改后的子帶進行逆DT?CWT操作得到子塊對應的嵌入水印子塊；將二維視頻幀對應的所有嵌入水印子塊進行拼接得到二維視頻幀對應的水印嵌入二維視頻幀；根據待嵌入三維視頻對應的所有水印嵌入二維視頻幀得到水印嵌入視頻和待嵌入三維視頻的零水印。本發明可以在保證水印高魯棒性的前提下，進一步提高版權保護的精度。

技術領域

本發明涉及信息安全技術領域，特別是涉及一種基于3D視頻的水印嵌入、提取和對比方法及系統。

背景技術

隨著三維顯示技術日漸成熟，3D產品的傳播制作門檻逐漸降低，在很多領域都得到了更廣泛的應用，如電影、游戲、遠程教育和醫療等，普通消費者也可以在家中享受3D技術。作為信息載體，一方面，3D視頻能承載比2D視頻更豐富的信息量，且可以為觀眾提供更新穎的視覺體驗，另一方面，3D視頻的制作成本較高，非法復制和非法使用3D視頻將給版權所有者帶來比2D視頻更嚴重的損失。而DIBR(Depth-image-based-Rendering，基于深度圖的渲染技術)方法作為生成3D視頻的一種成本低廉的技術，它將一系列2D視頻幀和對應的深度圖進行像素水平位移和孔洞填充，就得到了虛擬左、右立體圖像，進而制作3D視頻幀。DIBR方法既可以生成新形式的媒體內容，又可以作為一種工具來評價水印的魯棒性。但由于DIBR方法生成的3D視頻來自兩個載體，即原始的二維幀和深度圖，這也給3D視頻的版權保護帶來了難度。且DIBR操作后合成的幀相對于原始二維幀發生了像素的水平移動，對圖像內容造成了一定的扭曲，這意味著3D視頻的保護方案應該是DIBR不變的，且需要保護的內容來源相比傳統的二維視頻更加復雜，因此具有一定的挑戰性。并且關于二維多媒體技術產品的版權保護研究方法起步較早，且日益成熟，因此針對3D視頻進行版權保護的研究更有實際意義和價值，3D視頻的版權保護問題也成為近年來數字媒體版權保護領域的熱點問題。

為了有效保護視頻的版權，保護方法可以分為兩類：

水印嵌入：利用載體的冗余，在需要保護的載體中嵌入信息，例如文本、logo和圖像等，后續如果能在載體中提取出水印，則可證明版權所屬。一般方法有空域和頻率域，在空域中，經典方法為最低有效位(Least Significant Bit，LSB)方法和直方圖方法，例如直方圖方法的做法為對二維視頻幀構造直方圖后，根據直方圖選擇合適大小的像素范圍進行水印的嵌入；在頻域中，應用離散傅里葉變換、離散小波變換和雙樹復小波變換等方法對二維視頻幀進行分解，通過可逆的量化方法，結合水印輕微地改變低頻子帶的系數實現嵌入。

零水印特征構造：零水印方案不直接將水印嵌入到三維視頻內容中，而是生成三維視頻特征與水印之間的關系，保證了三維視頻沒有直接信息的嵌入，從而不會對其內容造成任何影響。常見的方法有將二維視頻幀轉換到頻率域中，格式化其中的小波系數來進行二值化；或者基于各種矩，例如Zernike矩、徑向諧波傅里葉矩和切比雪夫八元矩等方法，計算左右立體圖像的矩結果，提取兩幀立體圖像的特征并對其構造哈希值。

但是上述現有技術存在以下缺點：

(1)現有的基于二維幀的數字水印方案具有的魯棒性和可區分性雖然可以滿足需求，但是基于二維幀的數字水印方案在視頻幀中嵌入信息，這必然會破壞像素之間的關聯，導致視頻內容產生不可逆的失真，這對精度要求高的領域是不允許的。