一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种MPEG‑2压缩域视频脆弱水印嵌入及检测方法，利用MPEG‑2解码器对MPEG‑2视频码流按照MPEG‑2视频编码标准进行解析，根据I帧视频的宏块数据，分别统计亮度块Y分量、色度块U分量和V分量经DCT变换和量化后非零系数数目，并根据映射关系计算亮度块Y分量能量差统计值；经Arnold变换加密生成二进制水印信息，嵌入视频码流。本发明专利技术根据视频宏块内容生成水印，为MPEG‑2数字产品提供可靠的水印嵌入和检测，且细微攻击即可察觉；水印嵌入检测基于压缩域，对视频质量无影响，计算复杂度低，实时性好；检测水印不需要原始视频，属于盲水印方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种视频压缩域脆弱水印，尤其涉及的是一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入及检测方法。
技术介绍
视频脆弱水印技术是信息隐藏技术研究领域的一个重要分支。计算机多媒体技术的迅猛发展，方便了存储、编辑、传输视频等多媒体信息，同时也引发了多媒体信息的传输安全和版权保护问题。如何防止多媒体信息非法篡改、伪造，保障数据完整性，使得视频脆弱水印成为多媒体信息安全领域的研究热点。MPEG-2是由MPEG组织制定的视频和音频有损压缩标准，特别适用于广播质量的数字电视的编码和传送，广泛应用于无线数字电视、DVB(Digital Video Broadcasting，数字视频广播)、数字卫星电视、DVD(Digital Video Disk，数字化视频光盘)等。目前已提出的视频脆弱水印方法有：(1)非压缩域脆弱水印，该方案将水印直接嵌入到原始的视频图像中，形成含有水印信息的原始视频，然后再进行视频编码。该方案可利用现有大量图像处理算法嵌入水印，算法易实现。(2)编码域脆弱水印，该方案在编码时利用修改视频的DCT系数嵌入水印。由于水印嵌入操作是在编码过程中进行的，该方案对视频流的比特率影响较小，且易于利用相应的视频编码标准特性嵌入水印。(3)压缩域脆弱水印，该方案直接在压缩域嵌入或检测水印。在编码后的视频中嵌入水印不需要解码和重新编码，算法复杂度相对较低。但非压缩域脆弱水印和编码域脆弱水印对于已压缩的视频信息均需要先进行解码，嵌入水印后重新编码，不但降低了视频质量，而且计算度复杂，不满足视频码流传输的实时性。现有的压缩域脆弱水印主要通过调制运动矢量或者中低频DCT系数嵌入水印，修改了视频信息，存在实时性和视频质量有损等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入及检测方法，为MPEG-2数字产品提供可靠的水印嵌入和检测。本专利技术是通过以下技术方案实现：一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入方法，其包括以下步骤：(1)利用MPEG-2解码器对MPEG-2视频码流按照MPEG-2视频编码标准进行解析，设定I帧视频有N个宏块，则统计N个宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目为MY；(2)统计N个宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目MU；(3)统计N个宏块中色度块V分量经DCT变换和量化后非零系数数目MV；(4)按照映射关系统计亮度块Y分量能量差统计值ME；(5)将MY、MU、MV和ME分别进行16位二进制化处理，而组成一个64位二进制序列，经Arnold变换加密，得到二进制加密水印MK；(6)将二进制加密水印MK嵌入到当前I帧视频码流数据尾部，得到含水印的视频流。进一步方案，所述步骤(1)中统计N个宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目MY的方法包括以下步骤：(1)先统计第i个8x8宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目Yi，其中，i＝1,2,…,N；(2)再根据Yi计算N个宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目MY： M Y = Σ i = 1 N Y i ]]>进一步方案，所述步骤(2)中统计N个宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目MU的方法包括以下步骤：(1)先统计第i个8x8宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目Ui，其中，i＝1,2,…,N；(2)再根据Ui计算N个宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目MU： M U = Σ i = 1 N U i ]]>进一步方案，所述步骤(3)中统计N个宏块中色度块V分量经DCT变换和量化后非零系数数目MV的方法包括以下步骤：(1)先统计第i个8x8宏块中色度块V分量经DCT变换和量化后非零系数数目Vi，其中，i＝1,2,…,N；(2)再根据Vi，计算N个宏块中色度块V分量经DCT变换和量化后非零系数数目MV： M V = Σ i = 1 N V i ]]>进一步方案，所述步骤(4)中按照映射关系统计亮度块Y分量能量差统计值ME的方法包括以下步骤：(1)根据第i个8x8宏块中亮度块Y分量DCT变换系数，计算第i个8x8宏块中亮度块Y分量的能量Ei： E i = Σ b = 0 7 Σ b = 0 7 | D ( a , b ) | 2 ]]>式中，i＝1,2,…,N，a,b＝0,1,…,7，D(a,b)为8x8亮度块Y分量经DCT变换得到的第a行第b列处的系数值；(2)比较第i个8x8宏块中亮度块Y分量的能量Ei和第N-i+1个8x8宏块中亮度块Y分量的能量EN-i+1，如果Ei大于EN-i+1，则N个宏块中亮度块Y分量能量差统计值ME加1，ME初始值为0。本专利技术的另一个专利技术目的是提供对上述的一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入后的检测方法，其包括以下步骤：(1)利用MPEG-2解码器对含水印的MPEG-2视频码流按照MPEG-2视频编码标准进行解析，设定I帧视频有N个宏块数据，则统计N个宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目M′Y；(2)统计N个宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目M′U；(3)统计N个宏块中色度块V分量经DCT变换和量化后非零系数数目M′V；(4)按照映射关系统计亮度块Y分量能量差统计值M′E；(5)将M′Y、M′U、M′V和M′E分别进行16位二进制化处理，组成一个64位二进制序列，经Arnold变换加密，得到二进制加密认证水印M′K；(6)比较加密认证水印M′K和当前I帧视频码流尾部嵌入的加密水印MK，如果M′K等于MK，则当前I帧视频内容未遭篡改；否则，当前I帧视频内容遭篡改。本专利技术相比现有技术具有以下优点：1、本专利技术根据视频宏块内容生成水印，细微攻击即可察觉，对视频信息的实时性和视频质量均没有影响；2、本专利技术对水印嵌入的检测是基于压缩域，对视频质量无影响，计算复杂度低，实时性好；另外，检测水印不需要原始视频，属于盲水印方法。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MPEG‑2压缩域视频脆弱水印嵌入方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)利用MPEG‑2解码器对MPEG‑2视频码流按照MPEG‑2视频编码标准进行解析，设定I帧视频有N个宏块，则统计N个宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目为MY；(2)统计N个宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目MU；(3)统计N个宏块中色度块V分量经DCT变换和量化后非零系数数目MV；(4)按照映射关系统计亮度块Y分量能量差统计值ME；(5)将MY、MU、MV和ME分别进行16位二进制化处理，而组成一个64位二进制序列，经Arnold变换加密，得到二进制加密水印MK；(6)将二进制加密水印MK嵌入到当前I帧视频码流数据尾部，得到含水印的视频流。

【技术特征摘要】
1.一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)利用MPEG-2解码器对MPEG-2视频码流按照MPEG-2视频编码标准进行解析，设定I帧视频有N个宏块，则统计N个宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目为MY；(2)统计N个宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目MU；(3)统计N个宏块中色度块V分量经DCT变换和量化后非零系数数目MV；(4)按照映射关系统计亮度块Y分量能量差统计值ME；(5)将MY、MU、MV和ME分别进行16位二进制化处理，而组成一个64位二进制序列，经Arnold变换加密，得到二进制加密水印MK；(6)将二进制加密水印MK嵌入到当前I帧视频码流数据尾部，得到含水印的视频流。2.根据权利要求1所述的一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入方法，其特征在于：所述步骤(1)中统计N个宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目MY的方法包括以下步骤：(1)先统计第i个8x8宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目Yi，其中，i＝1,2,…,N；(2)再根据Yi计算N个宏块中亮度块Y分量经DCT变换和量化后非零系数数目MY：3.根据权利要求1所述的一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入方法，其特征在于：所述步骤(2)中统计N个宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目MU的方法包括以下步骤：(1)先统计第i个8x8宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目Ui，其中，i＝1,2,…,N；(2)再根据Ui计算N个宏块中色度块U分量经DCT变换和量化后非零系数数目MU：4.根据权利要求1所述的一种MPEG-2压缩域视频脆弱水印嵌入方法，其特征在于：所述步骤(3)中统计N个宏块中色度块V分量经DCT变换和量化后非零系数数目MV的方法包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进，王满海，班楚凡，廖亮亮，朱露露，曹阳，
申请(专利权)人：安徽天虹数码科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34