一种视频数字隐藏信息的嵌入方法和检测方法技术

本发明专利技术公开了视频数字隐藏信息的嵌入方法和检测方法，嵌入方法：从原始视频中选取需进行数字隐藏信息嵌入的原始视频帧图像；将待嵌入的数字隐藏信息转换为隐藏信息二值图像；对原始视频帧图像进行分块DCT；根据各图像子块对应的于隐藏信息二值图像中的像素，分别对进行DCT后的各图像子块的中频系数进行修改，以进行数字隐藏信息的嵌入；将修改后的DCT系数进行分块离散余弦逆变换，得到已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像；用已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像替换原始视频中的原始视频帧图像。检测方法：选取视频中已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像及其前一帧图像并直接相减得到差值图像；对差值图像依次进行下采样和二值化得到隐藏信息二值图像。

【技术实现步骤摘要】
一种视频数字隐藏信息的嵌入方法和检测方法
本专利技术涉及数字媒体内容版权管理领域，具体涉及一种鲁棒性视频数字信息隐藏的实现方法和相应的隐藏信息检测方法。
技术介绍
视频内容极大方便了人们的生活，但技术的发展使得视频内容的复制、篡改、侵权变得更加容易，这给视频版权厂商带来很大的经济损失，因此视频版权保护越来越受到关注。数字信息隐藏是在数字多媒体内容中，比如图片、音频、视频等内容中，将隐藏信息(带有版权信息的数字序列或图像)通过一些信息隐藏的算法嵌入到多媒体内容中，而嵌入后的隐藏信息具有良好的不可见性，用人的感官不可感知，但是通过特定的软件可以检测出来。这样一来，即使带隐藏信息的数字多配体内容被复制或者录屏等拷贝，甚至被盗版攻击(例如丢帧、帧率变化、剪裁、旋转、压缩、转码、比特率降低、模糊、亮化、马赛克、长宽比改变、放大缩小等)，隐藏信息依旧能从拷贝或盗版攻击后的副本中检测出来。现阶段已有研究者将数字隐藏信息和离散傅里叶变换、离散余弦变换、离散小波变换等相结合，提出了基于变换域的数字信息隐藏技术，其为了提高隐藏信息的不可见性，将宿主图像变换到变换域上，并在变换域上嵌入较低浓度的隐藏信息。如何提高数字隐藏信息的不可见性和鲁棒性，减少数字隐藏信息检出时长，提高数字隐藏信息容量成为一个需要解决的问题。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种不可见性好、鲁棒性强并且效率较高的可应用于视频内容版权保护的视频数字隐藏信息的嵌入方法，该嵌入方法具有较强的鲁棒性，可有效抵抗水平中轴旋转、视频转码、分辨率缩放、旋转、剪裁、滤波、长宽比改变、帧率变化以及录屏拷贝等盗版攻击，并且还提高了隐藏信息的检测效率。本专利技术为达上述目的所提出的技术方案如下：一种视频数字隐藏信息的嵌入方法，包括步骤S1至S6：S1、从原始视频中选取需进行数字隐藏信息嵌入的原始视频帧图像；以及，将待嵌入的数字隐藏信息转换为隐藏信息二值图像；S2、对选取的原始视频帧图像进行分块，得到多个图像子块；其中，每个图像子块对应于所述隐藏信息二值图像中的一个像素；S3、分别对各图像子块进行离散余弦变换；S4、根据各图像子块对应的所述像素，分别对进行离散余弦变换后的各图像子块的中频系数进行修改，以进行所述数字隐藏信息的嵌入；S5、将修改后的离散余弦变换系数进行分块离散余弦逆变换，得到已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像，其中，所述离散余弦变换系数包括低频系数、中频系数和高频系数；S6、用已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像替换原始视频中的所述原始视频帧图像。本专利技术提供的上述技术方案，利用变换域隐藏信息良好的不可见性，结合空域隐藏信息空间位置组织关系，将隐藏信息二值图像映射到视频宿主帧图像，然后通过修改离散余弦变换的变换块的中频系数来嵌入数字隐藏信息，之后进行离散余弦逆变换得到嵌入数字隐藏信息后的视频帧图像；另一方面，本专利技术不对数字隐藏信息进行置乱等预处理，这样使得隐藏信息图像像素之间的空间位置关系也得以映射到嵌入数字隐藏信息的视频帧图像中，从而使得嵌入的数字隐藏信息具有较高的不可见性与鲁棒性，可抵抗水平中轴旋转、视频转码、分辨率缩放、旋转、剪裁、滤波、长宽比改变、帧率变化以及视频录制等攻击；并使得数字隐藏信息嵌入和检测的效率得以提升。本专利技术的另一目的在于提出一种视频数字隐藏信息的检测方法，用于检测通过前述嵌入方法嵌入到视频中的数字隐藏信息，该检测方法包括：选取视频中已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像及其前一帧图像；计算选取的视频帧图像及其前一帧图像的差值图像；对所述差值图像依次进行下采样处理和二值化处理，得到隐藏信息二值图像。本专利技术提出的上述视频数字隐藏信息的检测方法，专门用于检测通过前述嵌入方法嵌入到视频中的数字隐藏信息。在前述数字隐藏信息的嵌入过程中，修改了中频系数的图像子块之间的空间位置关系恰好对应着数字隐藏信息图像像素的空间位置关系，所以经过修改中频系数后的图像子块组合起来就是一个放大的隐藏信息图像，这种关系的保留直接提高了检测数字隐藏信息的效率。由于嵌入数字隐藏信息的视频帧图像是由前一帧图像的复制帧嵌入数字隐藏信息而来，因此直接将嵌入数字隐藏信息的视频帧图像与前一帧图像相减，再做下采样即可得到隐藏信息图像。这就使得本专利技术的检测方法不需要通过做嵌入过程的逆过程来检测，因此具有较高的检测效率和较小的计算量，得到隐藏信息二值图像后即可从中肉眼观察到我们所嵌入的数字隐藏信息。整个检测过程无需像传统的变换域信息隐藏实现方法那样，必须通过做隐藏信息嵌入的逆过程来检测提取隐藏信息。附图说明图1是本专利技术实施例提供的视频数字隐藏信息的嵌入流程图；图2是本专利技术实施例提供的视频数字隐藏信息的检测流程图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的一具体实施方式提供了一种视频数字隐藏信息的嵌入方法，供版权方将一些特定的信息嵌入到其多媒体内容尤其是视频中，实现版权的有效管理。参考图1，该嵌入方法大致包括步骤S1至S6：步骤S1、从原始视频中选取需进行数字隐藏信息嵌入的原始视频帧图像；以及，将待嵌入的数字隐藏信息转换为隐藏信息二值图像。在一优选的实施例中，根据原始视频中的场景变换，选定场景变换前的最后一帧图像作为关键帧图像，然后复制所述关键帧图像的前一帧图像，用以替换所述关键帧图像来作为需进行数字隐藏信息嵌入的原始视频帧图像。在一段视频中，往往会有多个场景变换，则可以针对其中任一场景变换来选取关键帧图像。所述隐藏信息二值图像通过以下方法获得：将待嵌入的数字隐藏信息转换为隐藏信息图像，再将所述隐藏信息图像二值化，得到所述隐藏信息二值图像。待嵌入的数字隐藏信息例如可以是字符串或图像：当其是字符串的时候，需先将字符串转换为所述隐藏信息图像，再将所述隐藏信息图像二值化；当其本身就是图像的，则直接将图像二值化。步骤S2、对选取的原始视频帧图像进行分块，得到多个图像子块；其中，每个图像子块对应于所述隐藏信息二值图像中的一个像素。分块的依据则是：根据所述原始视频帧图像和所述隐藏信息二值图像之间的尺寸对应关系，将所述原始视频帧图像进行分块，使得分块得到的每个所述图像子块分别对应于所述隐藏信息二值图像中的一个像素。进行分块的具体方法见如下的公式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)、(1e)、(1f)、(1g)和(1h)：sh＝Ih/Wh(1a)sw＝Iw/Ww(1b)bh＝[sh](1c)bw＝[sw](1d)x_left＝[q*sw](1e)x_right＝[q*sw]+bw(1f)y_up＝[j*sh](1g)y_down＝[j*sh]+bh(1h)其中，公式(1c)至(1h)中的符号[]表示向下取整函数，Ih和Iw是所述原始视频帧图像(也就是原始视频中用于嵌入隐藏信息的宿主图像)的高和宽，Wh和Ww是数字隐藏信息的二值图像的高和宽，bh和bw为分块后每个图像子块的高和宽；x_left,x_right,y_up,y_down是数字隐藏信息二值图像像素(q,j)对应的图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频数字隐藏信息的嵌入方法，包括步骤S1至S6：S1、从原始视频中选取需进行数字隐藏信息嵌入的原始视频帧图像；以及，将待嵌入的数字隐藏信息转换为隐藏信息二值图像；S2、对选取的原始视频帧图像进行分块，得到多个图像子块；其中，每个图像子块对应于所述隐藏信息二值图像中的一个像素；S3、分别对各图像子块进行离散余弦变换；S4、根据各图像子块对应的所述像素，分别对进行离散余弦变换后的各图像子块的中频系数进行修改，以进行所述数字隐藏信息的嵌入；S5、将修改后的离散余弦变换系数进行分块离散余弦逆变换，得到已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像，其中，所述离散余弦变换系数包括低频系数、中频系数和高频系数；S6、用已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像替换原始视频中的所述原始视频帧图像。

【技术特征摘要】
1.一种视频数字隐藏信息的嵌入方法，包括步骤S1至S6：S1、从原始视频中选取需进行数字隐藏信息嵌入的原始视频帧图像；以及，将待嵌入的数字隐藏信息转换为隐藏信息二值图像；S2、对选取的原始视频帧图像进行分块，得到多个图像子块；其中，每个图像子块对应于所述隐藏信息二值图像中的一个像素；S3、分别对各图像子块进行离散余弦变换；S4、根据各图像子块对应的所述像素，分别对进行离散余弦变换后的各图像子块的中频系数进行修改，以进行所述数字隐藏信息的嵌入；S5、将修改后的离散余弦变换系数进行分块离散余弦逆变换，得到已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像，其中，所述离散余弦变换系数包括低频系数、中频系数和高频系数；S6、用已嵌入数字隐藏信息的视频帧图像替换原始视频中的所述原始视频帧图像。2.如权利要求1所述的视频数字隐藏信息的嵌入方法，其特征在于：所述原始视频帧图像的选取具体包括：根据原始视频中的场景变换，选定场景变换前的最后一帧图像作为关键帧图像；以及，复制所述关键帧图像的前一帧图像，用以替换所述关键帧图像来作为需进行数字隐藏信息嵌入的原始视频帧图像。3.如权利要求1所述的视频数字隐藏信息的嵌入方法，其特征在于：所述隐藏信息二值图像通过以下方法获得：将待嵌入的数字隐藏信息转换为隐藏信息图像，再将所述隐藏信息图像二值化，得到所述隐藏信息二值图像。4.如权利要求1所述的视频数字隐藏信息的嵌入方法，其特征在于：步骤S2具体包括：根据所述原始视频帧图像和所述隐藏信息二值图像之间的尺寸对应关系，将所述原始视频帧图像进行分块，使得分块得到的每个所述图像子块分别对应于所述隐藏信息二值图像中的一个像素。5.如权利要求2所述的视频数字隐藏信息的嵌入方法，其特征在于：步骤S4具体包括：S41、计算各图像子块的隐藏信息嵌入强度；S42、分别将各图像子块进行离散余弦变换后的中频系数加上对应的隐藏信息嵌入强度，以更新中频系数。6.如权利要求5所述的视频数字隐藏信息的嵌入方法，其特征在于：步骤S41具体包括：当一图像子块对应的所述像素为黑色时，隐藏信息嵌入强度为SB；当一图像子块对应的所述像素为白色时，隐藏信息嵌入强度为SW，并且，SW设定为0；步骤S42具体包括：当一图像子块对应的所述像素为黑色时，将该图像子块进行离散余弦变换后的中频系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴军，徐子尧，李鑫，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44