基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法，其中方法包括视频添加和检测数字水印的方法，视频添加数字水印的方法包括：基于小波高频子带补偿对原始图像进行归一化处理得到归一化图像；在归一化图像中嵌入水印和密钥得到水印图像；视频检测数字水印的方法包括：对水印图像进行逆归一化处理得到归一化水印图像；基于密钥对归一化水印图像中的水印进行检测。采用该种基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法，提高嵌入水印后的视频质量，同时增强了抗几何攻击的能力；对于高清、超高清及4K多媒体视频片源可以达到近乎实时的水印嵌入及检测，满足了当前高清多媒体版权保护的技术需求，具有更广泛的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉技术和多媒体
，尤其涉及视频水印添加和检测
，具体是指一种基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法。
技术介绍
1、互联网版影视权保护提出了数字水印技术的要求随着网络信息化技术的不断发展，大量的原创信息通过ICP向广大受众发布。互联网平台的便捷性和弥漫性使得在这样的平台上发布信息，可以用很小的成本实现内容的大范围传播。这是完全符合媒体产业规律的方式，然而这样的方式也带来了安全上的问题，尤其是对于视听节目的产权保护。与传统的纸质媒体不同，对于视听节目的数字产权的保护和声明，在技术上有较大的难度。为了解决此类安全问题，在近些年信息安全技术研究领域出现了一个新的研究方向——数字水印技术。其作为产权保护、防止非法复制、图像安全认证、隐蔽通讯与对抗以及电子商务中网页保护和票据防伪等方面的有力工具，已得到了广泛关注和迅速发展。数字水印是一种新的数字媒体保护技术，它是将特定的信息(如版权信息、序列号、公司标志、有意义的文本等)嵌入到图像、语音、视频等各种数字媒体中，以达到版权保护的目的。同时，这种信息的嵌入不影响主媒体的使用价值，不容易被人的知觉系统觉察，且通过特定的恢复方法可提取出来原来嵌入的信息。通过提取这些隐藏的信息可以确认内容的创建者和购买者，检测其真实性、完整性。2、数字水印技术面临的主要挑战数字水印在加到媒体文件后，比如图片、视频、音频后，这些媒体数据还将会经受传输、转码、编辑等操作，这些操作都会对水印造成某种程度的改变，我们称这种改变为无意的水印攻击。无意的水印攻击使数据帧遭受空域滤波，量化，重采样等信号处理操作，以及位移、尺度变换等操作。恶意攻击则目的非常明确，就是使水印失效。其方法大概有3类：a)通过破坏水印的时空同步性(几何攻击和时域同步攻击)使得水印无法检出；b)添加干扰水印，让检出的水印存在歧义；c)估计水印，并设法去除，比如共谋攻击(collusionattack)。遭受空域几何攻击的图像或视频，其水印可能发生位移、尺度和旋转变化，特别是旋转变化，导致水印信息与原有水印信息失去了同步，导致无法检测。即使是微小程度的几何攻击也会改变空间位置的同步关系。目前存在的大多数视频水印算法对于几何攻击的鲁棒性都比较差。抵抗几何攻击一直是数字水印技术所面临的最大挑战之一，当前的研究主要集中在该问题上。目前已有的抗几何攻击算法包括基于校准的算法、基于RST不变域的算法、基于规范化的算法和基于特殊水印模式的算法等，分别介绍如下。基于校准的算法：基于校准的算法主要思想是：在检测水印前先通过某种方式检测图像遭受到的几何失真参数，然后将受攻击图像逆变换回原始状态以使水印同步，再进行检测。以下是几种典型代表(1)利用参考模板[1,2]。在嵌入水印时，同时嵌入一个伴随的参考模板，这个模板只起标识作用，本身不携带信息，只是一种图像几何变换的恢复手段。因此，要求这个模板具有比水印更高的鲁棒性，在受到几何攻击后仍能够识别出来。水印检测时通过将提取出来的模板与原模板匹配，确定图像遭受的几何攻击参数。这种方法最大的缺陷是容易受到模板攻击。(2)利用图像特征点。文献[8,9]通过匹配原始图像和受攻击图像的Harris特征点集，对水印图像进行失真校正，可以校正剪切、旋转、缩放的单一和复合失真。文献[5]利用图像的SIFT(尺度不变特征变换)特征点估计几何失真参数，实验显示具有理想的鲁棒性和检测精度。但视频帧在遭受到局部亮度变化或帧序颠倒的攻击时候，其特征点检测容易失效或无法在时间序列上对准。基于RST不变域的算法：基于RST不变域算法主要思想是：找到一种变换，使得图像在遭受全局的RST变换(旋转、缩放、平移)后变换域的值保持不变。因此，在该不变域中嵌入水印就能够抵抗这些几何攻击。最有代表性的是Fourier-Mellin变换不变域[6]。DFT幅度具有平移不变性，FMT幅度具有旋转和尺度不变性，把两种特性结合起来可得到平移、旋转和尺度不变性。这种方法对旋转、缩放、平移和JPEG压缩鲁棒性较好，但该方法采用的强不变性是很难实现的，而且计算量很大。这类算法的主要缺点是使用了对数-极坐标变换和逆变换，而这个变换是有损过程，由于插值导致对图像质量影响较大。基于规范化的算法：基于规范化的算法主要思想是：定义某种图像的规范化(标准化或归一化)形式，将嵌入水印的原始载体图像和待检测的受攻击图像都变换到此形式，从而实现水印同步。文献[3,4,7]利用几何矩对原始图像和接收图像进行归一化处理，使水印的嵌人和检测都在同步的基础上进行。基于图像几何矩的归一化过程因逆变换造成图像质量大幅下降，其严重程度随水印信息加入的强度而大幅降低，还影响嵌入和提取(检测)效果。主要参考文献：[1]Template-StillImageWatermarkingRobusttoLocalGeometricDistortions[2]Template-VideoWatermarkingResistingtoRotation,Scaling,andTranslation[3]C.S.Woo,J.Du,B.Pham.GeometricallyRobustDigitalImageWatermarkingusingScaleNormalizationandFlowlineCurvature.ElectronicImaging,2005[4]张力.图像数字水印技术的研究.华南理工大学,博士学位论文，2002，5：63—83[5]何利英,李智勇,刘伟灵,孙星明.基于SIFT特征点的抗几何失真数字水印算法.计算机工程与应用,2007,43(13):58—60[6]B.S.Kim,J.G.Choi,andC.H.Park.Robustdigitalimagewatermarkingmethodagainstgeometricalattacks[J].Real-TimeImageing,2003,9(2):139-149[7]J.Chen,H.Yao,W.Gao.ARobustWatermarkMethodBasedonWaveletandZernikeTransform.InternationalSymposiumonCircuits&Systems,2004,2,173:176[8]邹复好.鲁棒视频水印算法及相关技术研究.华中科技大学,博士论文,2006年[9]王丽云.抗几何攻击的视频水印算法研究.华中科技大学,博士论文,2011年[10]S.Voloshynovskiy,S.Pereira,V.Iquise,andT.Pun.Attackmodelling:Towardsasecondgenerationwatermarkingbenchmark.SignalProcessing,SpecialIssue,81(6):1177–1214,May2001。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了现有技术的上述缺点，提供了一种能有效提高嵌入水印本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法，其特征在于，所述的方法包括视频添加数字水印的方法和视频检测数字水印的方法，所述的视频添加数字水印的方法包括：(1‑1)基于小波高频子带补偿对原始图像进行归一化处理得到归一化图像；(1‑2)在所述的归一化图像中嵌入水印和密钥得到水印图像；所述的视频检测数字水印的方法包括：(2‑1)对所述的水印图像进行逆归一化处理得到归一化水印图像；(2‑2)基于密钥对所述的归一化水印图像中的水印进行检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法，其特征在于，所述的
方法包括视频添加数字水印的方法和视频检测数字水印的方法，所述的视频添加数字水印的
方法包括：
(1-1)基于小波高频子带补偿对原始图像进行归一化处理得到归一化图像；
(1-2)在所述的归一化图像中嵌入水印和密钥得到水印图像；
所述的视频检测数字水印的方法包括：
(2-1)对所述的水印图像进行逆归一化处理得到归一化水印图像；
(2-2)基于密钥对所述的归一化水印图像中的水印进行检测。
2.根据权利要求1所述的基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法，其
特征在于，所述的步骤(1-1)，包括以下步骤：
(1-1-1)将视频帧I经过小波分解，使得第n层LL子带小波与归一化图像NI的约定大
小尺度最相近，并归一为约定尺寸INI；
(1-1-2)计算图像INI几何矩标准型Inorm并选取水印嵌入区域IembArea；
(1-1-3)对获得的IembArea图像进行一级小波分解。
3.根据权利要求2所述的基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法，其
特征在于，所述的选取水印嵌入区域IembArea，具体为：
以图像Inorm重心为中心取约定大小区域选取水印嵌入区域IembArea。
4.根据权利要求2所述的基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法，其
特征在于，所述的步骤(1-2)，包括以下步骤：
(1-2-1)通过用户密钥K，在IembArea一层的HL和LH两个子带上随机挑选M×M个嵌入
水印的位置并嵌入水印；
(1-2-2)对嵌入水印的细节子图进行二维小波重构，得到嵌入水印图像进而得
到嵌入水印后的标准型图像5.根据权利要求4所述的基于小波高频子带补偿的视频添加和检测数字水印的方法，其
特征在于，所述的嵌入水印按照如下公式：
Cembed(x，y)＝C(x，y)+αgλ(x，y)W(x，y)；
其中αg为全局权值因子，λ为局部权值因子，Cembed为嵌入后小波系数，C为嵌...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博夫，
申请(专利权)人：上海紫竹数字创意港有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31