視頻水印嵌入和盲提取方法及裝置的製作方法
2023-09-22 11:26:05 1
專利名稱：視頻水印嵌入和盲提取方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種視頻水印嵌入和盲提取方法及裝置。
背景技術：
隨著多媒體技術和網絡技術的迅速發展與廣泛應用，對多媒體數字產品的版權保護已成為迫切需要解決的問題。傳統的加密技術在解決數字產品版權保護方面的局限性，促進了數字水印技術的產生與飛速發展近幾年來數字水印技術作為保護數字產品版權的一種新興技術，已成為國內外學者研究的熱點。
數字水印技術是將一些標識信息(即數字水印)直接嵌入數字載體(包括多媒體、文檔、軟體等)當中，但不影響原載體的使用價值，也不容易被人的知覺系統(如視覺或聽覺系統)覺察或注意到。通過這些隱藏在載體中的信息，可以達到確認內容創建者、購買者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。數字水印是信息隱藏技術的一個重要研究方向。
視頻水印算法根據嵌入水印的數據域分為兩種非壓縮域和壓縮域算法。其中對於非壓縮域方法，Matsui等於1994年提出的一種DCT域視頻數據嵌入算法[Matsui K，Tanaka K，Video-steganographyHow to secretly embed asignature in a picture，InIMA Intellectual Property Project Proceedings，1994.1187-206]，該算法類似於圖像水印算法，只是通過DCT係數對每一幀視頻圖像的像素值進行變化，因此對噪聲、剪切等處理非常脆弱，而且若攻擊者掌握了同一幀視頻對象的多個不同水印版本，則可以通過比較得出原始的、未加水印的圖像幀。Swanson等對上述算法進行了改進，利用分塊DCT變換和頻率掩蔽特性相結合嵌入水印[Md Swanson，Mei Kobayashi，Ah Tewfik，Multimedia data embedding and watermarking technologies，Proceedings of theIEEE，1998，87(7)324-329]，提高了水印的魯棒性。此外Swanson等還提出了一種基於內容的水印技術，提出了多解析度的視頻水印算法。Langelarr等首先提出了兩種壓縮域上的嵌入算法，一種是替換幀內編碼塊DCT係數的變長碼的方法，另一種是基於丟棄部分壓縮視頻流的方法[Langelaar G C，LagendijkR L，Biemond J.Real-time labeling methods for MPEG compressed video.In18thSymposium on Information Theory，1997.12532]。前一種方法計算量較小，水印嵌入比特率大，但是魯棒性很差，後一種方法計算較為複雜，水印嵌入比特率低，但水印魯棒性較強，可以抵抗解碼後重新編碼的攻擊。Hartung等研究了MPEG-2壓縮視頻域上的水印算法，在保持碼率基本不變的情況下，將水印嵌入到DCT係數中，並實現了水印的盲檢測[F.Hartung and B.Girod.Watermarking of Uncompressed and Compressed Video.Signal Processing，SpecialIssue on Copyright Protection and Access Control for Multimedia Service，1998，66(3)283301]。他們研究了該算法的魯棒性，指出其算法對壓縮、濾波、輕度旋轉具有魯棒性，對更大程度的旋轉，需要採用適當的檢測和校正機制，由於去除或插入數據會導致收發雙方丟失同步信息，因此還需要同步信息丟失檢測及再次同步的機制。這種DCT域數據嵌入算法一般流程是先對圖像進行分塊，例如常分為大小是8×8像素的塊，然後對每個塊進行DCT變換，之後將得到變換係數進行修改，修改方式一般為加性、乘性等方法。
一般來說，應用加性或乘性方式進行水印嵌入，需要與閾值相比較來得到嵌入的水印位。
在對現有技術的研究和實踐過程中，發明人發現現有技術中存在以下問題 由於各種視頻存在千差萬別的情況，該閾值只能是一般情況的理論值，而實際取值還需要根據具體視頻而定。這樣，很多盲水印算法進行比較的閾值，其取值往往與理論計算值不符。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種視頻水印嵌入和盲提取方法及裝置是這樣實現的 一種視頻水印嵌入方法，包括 對圖像採樣得到4幅子圖像； 對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換； 將經過無窮範數變換得到的4副子圖像分為2組，每組2副子圖像，根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移； 對經過搬移的4副子圖像分別進行無窮範數反變換，並將反變換後的4副子圖像合成新圖像。
一種視頻水印提取方法，包括 對圖像幀進行採樣得到4幅子圖像； 分別對這4幅子圖像進行無窮範數旋轉變換； 選擇無窮範數旋轉變換的子圖像中的中頻部分，分別計算4副子圖像中頻部分直方圖的去中心距； 將4副子圖像分為兩組，通過分別比較兩組中各子圖像之間去中心距的大小關係提取出隱藏在視頻中的水印的比特信息； 由視頻中水印的比特信息恢復出嵌入的水印。
一種視頻水印嵌入設備，包括 採樣單元，用於對圖像採樣得到4幅子圖像； 變換單元，用於對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換； 直方圖搬移單元，用於將經過無窮範數變換得到的4副子圖像分為2組，每組2副子圖像，根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移； 合成單元，對經過搬移的4副子圖像分別進行無窮範數反變換，並將反變換後的4副子圖像合成新圖像。
一種視頻水印盲提取設備，包括 採樣單元，用於對圖像採樣得到4幅子圖像； 變換單元，用於對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換； 計算單元，用於選擇無窮範數旋轉變換的子圖像中的中頻部分，分別計算4副子圖像中頻部分直方圖的去中心距； 提取單元，用於將4副子圖像分為兩組，並通過分別比較兩組中各子圖像之間去中心距的大小關係提取出隱藏在視頻中的水印的比特信息； 恢復單元，用於由視頻中水印的比特信息恢復出嵌入的水印。
由以上本發明實施例提供的技術方案可見，本發明對圖像採樣得到4幅子圖像；對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換；將經過無窮範數變換得到的4副子圖像分為2組，每組2副子圖像，根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移；對經過搬移的4副子圖像分別進行無窮範數反變換，並將反變換後的4副子圖像合成新圖像，這樣本實施例應用變換域係數之間的關係方式進行水印嵌入，不需要設定閾值，也不需要進行與閾值的比較，而是直接檢測變換域係數之間大小的關係即可。本實施例使用的嵌入方式是基於關係的方法，可以避免現有技術中採用與閾值比較而產生的缺陷。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明視頻水印嵌入方法實施例的流程圖； 圖2為本發明二維空間中的1-範數保持不變的旋轉變換(圖2a)，2-範數保持不變的旋轉變換(圖2b)和無窮範數(圖2c)保持不變的旋轉變換示意圖； 圖3為本發明低頻、中頻、高頻區域示意圖； 圖4為本發明視頻水印的盲提取方法實施例的流程圖； 圖5為本發明視頻水印嵌入設備實施例的框圖； 圖6為本發明視頻水印嵌入設備實施例的另一框圖； 圖7為本發明視頻水印盲提取設備實施例的框圖。
具體實施例方式 本發明實施例提供一種視頻水印嵌入和盲提取方法及裝置。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
圖1示出了本發明視頻水印嵌入方法實施例的流程，如圖1所述，該實施例包括 S110對圖像採樣得到4幅子圖像。
例如對一幀圖像A在其行和列兩個方向的奇偶像素索引分別進行採樣，得到4幅子圖像A1，A2，A3，A4。
具體可以採用下述採樣方式 A1＝A(1:2:row，1:2:column)； A2＝A(1:2:row，2:2:column)； A3＝A(2:2:row，1:2:column)； A4＝A(2:2:row，2:2:column)。
其中row是圖像的高，column是圖像的寬，1:2:row表示像素橫坐標從索引1開始每隔一個像素取一個索引，即1，3，5，......；同理，2:column表示像素縱坐標從索引2開始每隔一個像素取一個索引，即2，4，6，......。
經過上面的採樣，可以得到原圖像的4幅採樣子圖像。例如，原圖像大小是352x288像素，那麼採樣後的四幅子圖像為大小為176x144。
這樣就得到了4幅原圖像不同採樣位置的子圖像。之後分別對每個子圖像按照下面介紹的無窮範數變換域相關頻帶上係數之間的關係進行直方圖的搬移，從而達到水印嵌入的目的。
S120對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換。
現有技術多是將圖像進行線性變換，從空間域轉換到頻率域。動態範圍擴張是信號處理中常見的線性變換的必然結果。動態範圍擴張指的是從空間域轉換到頻率域之後，保存的數據發生範圍的變化。在空間域上，圖像像素值的範圍是
，而變換到頻率域上之後所保存的係數範圍將發生變化，從而需要更多的資源來存貯這些變換後的係數。
而本實施例中，利用一種新的保持動態範圍不變的整數可逆變換-無窮範數空間的旋轉變換。線性變換如離散餘弦變換是L2空間的旋轉變換，保持旋轉向量的二範數不變；而無窮範數空間的旋轉變換是L∞空間的旋轉變換，是一個分段線性的變換，保持旋轉向量的無窮範數不變。為了減少信號的表達冗餘，本實施例利用聯合直方圖分析給定信號，選定無窮範數旋轉變換的旋轉中心和角度，從而達到最大去相鄰像素冗餘的目的。無窮範數旋轉變換可以用簡單的錯切變換分段線性地實現。本實施例提出的無窮範數旋轉變換不僅整數可逆、計算簡單，而且能夠保持動態範圍不變，擁有很好的去相關性，能夠給出數據的能量集中的表達。而且這種無窮範數旋轉變換在圖像編碼和可逆數據隱藏中也有相關的應用。
在歐幾裡德空間中，2-範數旋轉是一個保持向量2-範數不變的旋轉。類似地有保持向量p-範數不變的p-範數旋轉。
在線性矢量空間V中，矢量x＝(x1，x2，...，xn)的p-範數定義為 其中，x是向量，xi＝x1，x2，...，xn為向量x中的元素，xi的值為圖像像素值的大小，n是向量元素的個數，||||是取範數操作，||是取絕對值操作。
X的物理意義是圖像的像素值大小。對於圖像來說，因為圖像的像素是二維信號，所以需要做二維的無窮範數變換。X可以理解為一行像素，xi則為一行像素上的每個像素點的像素值，例如灰度值。二維的無窮範數變換，需要做兩次變換，分別針對圖像的行和列上的像素。
當p→∞時，即得無窮範數的定義 ||是取絕對值操作。
在二維空間中，1-範數等值線是菱形，2-範數等值線是圓周，無窮範數等值線是正方形。
一般地，在n維空間中，無窮範數等值集是一個規則的凸的封閉的超曲面。傳統的歐式空間的旋轉是以2-範數作為定義的，也就是固定圓心沿著半徑進行旋轉。一個點的2-範數就是這個點與原點之間的歐式距離。類似的，這裡定義p-範數旋轉。就像保持1-範數不變叫做1-範數旋轉，保持無窮範數不變叫做無窮範數旋轉。圖2示出了二維空間中的1-範數保持不變的旋轉變換(圖2a)，2-範數保持不變的旋轉變換(圖2b)和無窮範數(圖2c)保持不變的旋轉變換。其中A表示變換前向量的位置，B表是變換後向量的位置，箭頭表示旋轉方向。
相應地，保持向量1-範數、2-範數和無窮範數不變的變換分別稱之為1-範數空間的旋轉變換、2-範數空間的旋轉變換和無窮範數空間的旋轉變換。本實施例可以採用無窮範數旋轉變換域中進行數據隱藏的方法，對子圖像進行無窮範數旋轉變換後得到變換係數。圖像像素的取值範圍是
，變換後的係數的範圍也是
。變換係數落於
之間，嵌入後被修改的係數也落於
之間，所以反變換所得的圖像像素仍落於
之間，即不會有像素的上溢或下溢問題，可以保持動態範圍不變。這樣，任何係數都可以作為待嵌入的位置，而且可以保證恢復出的圖像則沒有數據丟失。
S130將經過無窮範數變換得到的4副子圖像分為2組，每組2副子圖像，根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移。
直方圖就是柱狀圖(這裡的直方圖、柱狀圖指的是圖像處理技術領域的名詞)，指的是圖像的統計信息，對圖像的每個點進行統計即可得到。圖像像素的取值範圍是
，變換後的係數的範圍也是
，所以其中心是127。也就是說對於無窮範數旋轉來說，直方圖的中心為127。這樣，其N階去中心距為 H(i)表示圖像直方圖的分布，a表示對直方圖中心範圍的設定，直方圖的中心被定義為(127-a，128+a)，所以去中心距計算的就是排除掉這個範圍之後的到中心的距離之和。M(a)表示去中心距。
H(i)可以看作是對圖像像素值出現頻率的統計。如一幅偏暗的圖像必然是像素值較低的頻率出現較高，因而直方圖能反映一幅圖像的很多性質，直方圖的概念在圖像處理中非常常見。
去中心距是對直方圖的一種描述，其意義是對除去直方圖中的中間部分，其他部分到中心的距離之和的描述。1階去中心距就是距離之和，N階去中心距就是距離的n次方和。
以無窮範數旋轉後的直方圖像素值為127為中心，左右邊界大小a＝10(即127左右各加減10)的一階去中心距進行嵌入描述。一階去中心距對於多種攻擊具有很好的魯棒性，屬於圖像的一種不變描述。本實施例中的無窮範數嵌入位置可以如圖3中陰影區塊(x2，x3，x4)所示，中頻嵌入能夠比較好的平衡魯棒性和不可見性之間的關係。中頻嵌入指的是在頻率上嵌入位置的選擇，如圖3所示，三個陰影部分即為中頻區域，而左上區域(x1)為低頻區域，其餘區域為高頻區域。嵌入的即是水印信息。對於二維無窮範數旋轉變換來說，變換後的頻率分布類似小波變換，其頻率分布的情況是，最左上角為頻率最低的部分，其他部分距離左上角越遠頻率越高，所以中頻部分就是在圖示坐在的區域。
水印嵌入是通過改變同一幀圖像採樣得到的不同子圖像的無窮範數變換域中頻的去中心距的關係來進行的。信息就是要嵌入的內容，而要嵌入內容是由二進位代碼來表示。每個二進位代碼即為信息位。這裡的信息是指要嵌入的水印內容，而水印內容由二進位代碼來表示，每個二進位代碼即為信息位。
這裡，所述根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移，具體可以為 如果嵌入水印內容的信息位為1，則通過搬移使第一組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距大於第一組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖的去中心距，使第二組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距大於第二組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖； 如果嵌入水印內容的信息位為0，則通過搬移使第一組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距小於第一組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖，使第二組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距小於第二組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖。
例如，A1的中頻F1與A2的中頻F2分為第一組，A3的中頻F3與A4的中頻F4分為第二組。如果嵌入水印內容的信息位為1，則通過搬移使A1中頻(F1)的去中心距大於A2中頻(F2)的去中心距，A3中頻(F3)的去中心距大於A4中頻(F4)的去中心距；如果信息位為0，則通過搬移使A1中頻(F1)的去中心距小於A2中頻(F2)的去中心距，A3中頻(F3)的去中心距小於A4中頻(F4)的去中心距。如圖5所示，其中A表示圖像空間域，F表示圖像頻率域。
搬移是通過計算去中心距的平均值，通過適當的強度調製，將兩個對比的去中心距拉開到所要求的值的範圍。適當指的是一個經驗值，可以滿足實際需要的值。
S140對經過搬移的4副子圖像分別進行無窮範數反變換，並將反變換後的4副子圖像合成新圖像。
將修改過後的4幅子圖像按採樣的逆過程合併成新的圖像。經過上面嵌入過程，得到了不可見的視頻水印。
由上述實施例可見，本實施例應用變換域係數之間的關係方式進行水印嵌入，不需要設定閾值，也不需要進行與閾值的比較，而是直接檢測變換域係數之間大小的關係即可。本實施例使用的嵌入方式是基於關係的方法，可以避免現有技術中採用與閾值比較而產生的缺陷。
另外，本實施例的方法是一種保持動態範圍不變的方法，在限制帶寬的情況下，本實施例可以很好的傳輸變換域係數而不增加額外的負擔，在這一點上是本實施例的優勢。
以下介紹本發明視頻水印的盲提取方法實施例。本發明視頻水印的盲提取方法實施例實際上是前述視頻水印嵌入過程的逆過程，如圖4所示，包括 S410對圖像進行採樣得到4幅子圖像。
對圖像幀A進行採樣得到4幅子圖像A1，A2，A3，A4。
該步驟可以如前面S110中的例子，例如對一幀圖像A在其行和列兩個方向的奇偶像素索引分別進行採樣，得到4幅子圖像A1，A2，A3，A4。
具體可以採用下述採樣方式 A1＝A(1:2:row，1:2:column)； A2＝A(1:2:row，2:2:column)； A3＝A(2:2:row，1:2:column)； A4＝A(2:2:row，2:2:column)。
其中row是圖像的高，column是圖像的寬，1:2:row表示像素橫坐標從索引1開始每隔一個像素取一個索引，即1，3，5，......；同理，2:column表示像素縱坐標從索引2開始每隔一個像素取一個索引，即2，4，6，......。
經過上面的採樣，可以得到原圖像的4幅採樣子圖像。例如，原圖像大小是352x288像素，那麼採樣後的四幅子圖像為大小為176x144。
這樣就得到了4幅原圖像不同採樣位置的子圖像。之後分別對每個子圖像按照下面介紹的無窮範數變換域相關頻帶上係數之間的關係進行直方圖的搬移，從而達到水印嵌入的目的。
S420分別對這4幅子圖像進行無窮範數旋轉變換。
如前所述，在線性矢量空間V中，矢量x＝(x1，x2，...，xn)的p-範數定義為 當p→∞時，即得無窮範數的定義 一般地，在n維空間中，無窮範數等值集是一個規則的凸的封閉的超曲面。傳統的歐式空間的旋轉是以2-範數作為定義的，也就是固定圓心沿著半徑進行旋轉。一個點的2-範數就是這個點與原點之間的歐式距離。類似的，這裡定義p-範數旋轉。就像保持1-範數不變叫做1-範數旋轉，保持無窮範數不變叫做無窮範數旋轉。圖2示出了二維空間中的1-範數保持不變的旋轉變換(圖2a)，2-範數保持不變的旋轉變換(圖2b)和無窮範數(圖2c)保持不變的旋轉變換。其中A表示變換前向量的位置，B表是變換後向量的位置，箭頭表示旋轉方向。
相應地，保持向量1-範數、2-範數和無窮範數不變的變換分別稱之為1-範數空間的旋轉變換、2-範數空間的旋轉變換和無窮範數空間的旋轉變換。本實施例可以採用無窮範數旋轉變換域中進行數據隱藏的方法，對子圖像進行無窮範數旋轉變換後得到變換係數。圖像像素的取值範圍是
，變換後的係數的範圍也是
。變換係數落於
之間，嵌入後被修改的係數也落於
之間，所以反變換所得的圖像像素仍落於
之間，即不會有像素的上溢或下溢問題，可以保持動態範圍不變。這樣，任何係數都可以作為待嵌入的位置，而且可以保證恢復出的圖像則沒有數據丟失。
無窮範數旋轉變換可以用簡單的錯切變換分段線性地實現。本實施例提出的無窮範數旋轉變換不僅整數可逆、計算簡單，而且能夠保持動態範圍不變，擁有很好的去相關性，能夠給出數據的能量集中的表達。
S430選擇無窮範數旋轉變換的子圖像中的中頻部分，分別計算4副子圖像中頻部分直方圖的去中心距。
如前所述，N階去中心距為 由於在視頻嵌入方法實施例中已經對直方圖進行了搬移，使得A1與A2，A3與A4之間的中頻去中心距之差有了明顯的不同，因此，這裡通過比較子圖像之間的去中心距的大小關係，就可以提取出隱藏在視頻中的比特信息。
以無窮範數旋轉後的直方圖像素值為127為中心，左右邊界大小a＝10(即127左右各加減10)的一階去中心距進行嵌入描述。一階去中心距對於多種攻擊具有很好的魯棒性，屬於圖像的一種不變描述。本實施例中的無窮範數嵌入位置可以如圖3中陰影區塊(x2，x3，x4)所示，中頻嵌入能夠比較好的平衡魯棒性和不可見性之間的關係。中頻嵌入指的是在頻率上嵌入位置的選擇，如圖3所示，三個陰影部分即為中頻區域，而左上區域(x1)為低頻區域，其餘區域為高頻區域。嵌入的即是水印信息。對於二維無窮範數旋轉變換來說，變換後的頻率分布類似小波變換，其頻率分布的情況是，最左上角為頻率最低的部分，其他部分距離左上角越遠頻率越高，所以中頻部分就是在圖示坐在的區域。
水印嵌入是通過改變同一幀圖像採樣得到的不同子圖像的無窮範數變換域中頻的去中心距的關係來進行的。信息就是要嵌入的內容，而要嵌入內容是由二進位代碼來表示。每個二進位代碼即為信息位。這裡的信息是指要嵌入的水印內容，而水印內容由二進位代碼來表示，每個二進位代碼即為信息位。
S440將4副子圖像分為兩組，通過分別比較兩組中各子圖像之間去中心距的大小關係提取出隱藏在視頻中的水印的比特信息。
這裡，所述通過比較子圖像之間的去中心距的大小關係提取出隱藏在視頻中的水印的比特信息，具體可以為 如果第一組中第一圖像直方圖的去中心距大於第一組中第二圖像直方圖，第二組中第一圖像直方圖的去中心距大於第二組中第二圖像直方圖，則嵌入水印內容的信息位為1； 如果第一組中第一圖像直方圖的去中心距小於第一組中第二圖像直方圖，第二組中第一圖像直方圖的去中心距小於第二組中第二圖像直方圖，則嵌入水印內容的信息位為0。
S450由視頻中水印的比特信息恢復出嵌入的水印。
因為對子圖像的無窮範數旋轉變換的中頻部分的去中心距進行了修改，使得A1與A2，A3與A4相應部分的中頻去中心距的差值具有了信息量，所以根據大小關係就可以提取出這些信息，最終得到嵌入的水印。
以下介紹本發明視頻水印嵌入設備實施例，圖5示出了該實施例的框圖，如圖5所示，包括 採樣單元51，用於對圖像採樣得到4幅子圖像； 變換單元52，用於對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換； 直方圖搬移單元53，用於將經過無窮範數變換得到的4副子圖像分為2組，每組2副子圖像，根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移； 合成單元54，對經過搬移的4副子圖像分別進行無窮範數反變換，並將反變換後的4副子圖像合成新圖像。
優選地，所述視頻水印嵌入設備實施例可以如圖6所示，所述直方圖搬移單元53包括第一搬移單元531和第二搬移單元532，其中， 第一搬移單元531，如果嵌入水印內容的信息位為1，則通過搬移使第一組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距大於第一組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖的去中心距，使第二組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距大於第二組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖； 第二搬移單元532，如果嵌入水印內容的信息位為0，則通過搬移使第一組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距小於第一組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖，使第二組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距小於第二組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖。
利用該視頻水印嵌入設備實施例實現視頻水印嵌入的方法與前述圖1所示的方法類似，在此不再贅述。
以下介紹本發明視頻水印盲提取設備實施例，圖7示出了該實施例的框圖，如圖7所示，包括 採樣單元61，用於對圖像採樣得到4幅子圖像； 變換單元62，用於對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換； 計算單元63，用於選擇無窮範數旋轉變換的子圖像中的中頻部分，分別計算4副子圖像中頻部分直方圖的去中心距； 提取單元64，用於將4副子圖像分為兩組，並通過分別比較兩組中各子圖像之間去中心距的大小關係提取出隱藏在視頻中的水印的比特信息； 恢復單元65，用於由視頻中水印的比特信息恢復出嵌入的水印。
利用該視頻水印盲提取設備實施例實現視頻水印盲提取的方法與前述圖4所示的方法類似，在此不再贅述。
通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可藉助軟體加必需的通用硬體平臺的方式來實現。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品可以存儲在存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。
本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於系統實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。
本發明可用於眾多通用或專用的計算系統環境或配置中。例如個人計算機、伺服器計算機、手持設備或可攜式設備、平板型設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、置頂盒、可編程的消費電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分布式計算環境等等。
本發明可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等等。也可以在分布式計算環境中實踐本發明，在這些分布式計算環境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊可以位於包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。
權利要求
1、一種視頻水印嵌入方法，其特徵在於，包括
對圖像採樣得到4幅子圖像；
對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換；
將經過無窮範數變換得到的4副子圖像分為2組，每組2副子圖像，根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移；
對經過搬移的4副子圖像分別進行無窮範數反變換，並將反變換後的4副子圖像合成新圖像。
2、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述對圖像採樣得到4幅子圖像包括
對一幀圖像A在其行和列兩個方向的奇偶像素索引分別進行採樣得到4幅子圖像。
3、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述無窮範數的定義為
其中，x是向量，xi＝x1，x2，...，xn為向量x中的元素，xi的值為圖像像素值的大小，n是向量元素的個數，||||是取範數操作，||是取絕對值操作。
4、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移，包括
如果嵌入水印內容的信息位為1，則通過搬移使第一組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距大於第一組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖的去中心距，使第二組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距大於第二組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方如果嵌入水印內容的信息位為0，則通過搬移使第一組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距小於第一組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖，使第二組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距小於第二組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖。
5、一種視頻水印盲提取方法，其特徵在於，包括
對圖像幀進行採樣得到4幅子圖像；
分別對這4幅子圖像進行無窮範數旋轉變換；
選擇無窮範數旋轉變換的子圖像中的中頻部分，分別計算4副子圖像中頻部分直方圖的去中心距；
將4副子圖像分為兩組，通過分別比較兩組中各子圖像之間去中心距的大小關係提取出隱藏在視頻中的水印的比特信息；
由視頻中水印的比特信息恢復出嵌入的水印。
6、如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述無窮範數的定義為
其中，x是向量，xi＝x1，x2，...，xn為向量x中的元素，xi的值為圖像像素值的大小，n是向量元素的個數，||||是取範數操作，||是取絕對值操作。
7、如權利要求5所述的水印盲提取方法，其特徵在於，所述通過分別比較兩組中各子圖像之間去中心距的大小關係提取出隱藏在視頻中的水印的比特信息，包括
如果第一組中第一圖像直方圖的去中心距大於第一組中第二圖像直方圖，第二組中第一圖像直方圖的去中心距大於第二組中第二圖像直方圖，則嵌入水印內容的信息位為1；
如果第一組中第一圖像直方圖的去中心距小於第一組中第二圖像直方圖，第二組中第一圖像直方圖的去中心距小於第二組中第二圖像直方圖，則嵌入水印內容的信息位為0。
8、一種視頻水印嵌入設備，其特徵在於，包括
採樣單元，用於對圖像採樣得到4幅子圖像；
變換單元，用於對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換；
直方圖搬移單元，用於將經過無窮範數變換得到的4副子圖像分為2組，每組2副子圖像，根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移；
合成單元，對經過搬移的4副子圖像分別進行無窮範數反變換，並將反變換後的4副子圖像合成新圖像。
9、如權利要求8所述的設備，其特徵在於，所述直方圖搬移單元包括第一搬移單元和第二搬移單元，其中，
第一搬移單元，如果嵌入水印內容的信息位為1，則通過搬移使第一組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距大於第一組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖的去中心距，使第二組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距大於第二組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方第二搬移單元，如果嵌入水印內容的信息位為0，則通過搬移使第一組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距小於第一組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖，使第二組中經無窮範數變換得到的第一圖像直方圖的去中心距小於第二組中經無窮範數變換得到的第二圖像直方圖。
10、一種視頻水印盲提取設備，其特徵在於，包括
採樣單元，用於對圖像採樣得到4幅子圖像；
變換單元，用於對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換；
計算單元，用於選擇無窮範數旋轉變換的子圖像中的中頻部分，分別計算4副子圖像中頻部分直方圖的去中心距；
提取單元，用於將4副子圖像分為兩組，並通過分別比較兩組中各子圖像之間去中心距的大小關係提取出隱藏在視頻中的水印的比特信息；
恢復單元，用於由視頻中水印的比特信息恢復出嵌入的水印。
全文摘要
視頻水印嵌入和盲提取方法及裝置。一種視頻水印嵌入方法，包括對圖像採樣得到4幅子圖像；對4幅子圖像分別進行無窮範數旋轉變換；將經過無窮範數變換得到的4副子圖像分為2組，每組2副子圖像，根據嵌入水印內容的比特位信息分別對每組子圖像的中頻部分進行直方圖的搬移；對經過搬移的4副子圖像分別進行無窮範數反變換，並將反變換後的4副子圖像合成新圖像。利用本發明，可以應用變換域係數之間的關係方式進行水印嵌入，不需要設定閾值，也不需要進行與閾值的比較，而是直接檢測變換域係數之間大小的關係即可。
文檔編號H04N7/30GK101635855SQ200910090560
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月27日 優先權日2009年8月27日
發明者坦 肖 申請人:北京國鐵華晨通信信息技術公司