视频水印的系数修改制造技术

一种用于对视频图像加水印的方法和系统，包括：产生有效载荷；选择系数集；修改系数以及通过强化具有视频量的所选系数集的属性值之间的关系，来嵌入所述水印。所修改的系数替换所选系数集。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对视频内容加水印，更具体地，涉及在数字电影应用 中嵌入并检测水印。
技术介绍
视频包含空间和时间轴。可以在空间域或在变换域中表示图像 (以及类似的视频帧)。在空间域(也称为'基带'域)中，将图像表示 为像素值的栅格。可以根据空间域图像的数学变换来计算像素化(即， 离散)的图像的变换域表示。通常，该变换优选是可逆的，或者是至少没有明显信息丢失的可逆的。存在多个变换域，最熟悉的是FFT(快 速傅立叶变换)、用于JPEG压縮算法中的DCT (离散余弦变换)和 用于JPEG2000压缩算法中的DWT (离散小波变换)。在变换域中表 示内容的一个优点在于，通常可以使该表示比类似感知质量的基带表 示更加紧凑。存在将水印嵌入基带以及变换域中的加水印方法。视频或视频图像使其自身应用各种加水印方式。可以基于选择用 于加水印的视频的空间结构、时间结构、还是整体三维结构将这些视 频水印方式分为三类。空间视频加水印算法通过使用现有图像加水印算法的逐帧标记， 将对静态图像加水印扩展至对视频加水印。在现有技术中，逐帧水印 是在特定间隔上在每帧内进行重复，其中该间隔是任意的，并且可以 是多达整个视频的若干帧。在检测器侧，有利地，功率信噪比(PSNR) 在多个连续帧上重复相同的水印。然而，如果每个帧具有相同的水印 图案，则必须保持特别关注，以避免可能的帧冲突攻击。另一方面， 如果每帧改变水印，则难以检测，同时导致颤动(flicker)的伪像，并仍易于受到视频稳定区域中的冲突攻击。作为改进，没有必要每帧加水印。在现有技术中，仅对自动选择 的"关键帧"(以及该关键帧周围的若干帧)加水印。关键帧是在两个 边界镜头帧之间发现的稳态帧，并且甚至在帧率改变之后再次是可靠 的。仅对关键帧加水印不但减小了对保真度限制的压力，而且还可以 导致更多的安全性和更小的计算强度。尽管空间域水印可以从对于几何变换是稳健的静态图像水印技 术(例如使用几何不变水印、或者以平铺图案复制水印、或者使用傅 立叶域中的模板)中受益，但是由于在投射电影的便携式摄像机捕获 的过程中出现的屏幕弯曲和几何变换而难以倒转。此外，这两种方式 并不能抵御信号处理攻击，例如，可能容易地删除傅立叶域中的模板。 因此，如果使用原始内容进行登记，可以更容易和安全地检测到空间 域水印。在现有技术中，使用半自动登记方法，该方法将原始帧中的 特征点与所提取的帧中的特征点相匹配。针对平面屏幕上的投射，必须匹配最少四个参考点以倒转该变换。操作者从预先计算的特征点集 中手动选择至少四个特征点。可以完全自动地进行两级登记首先在 时间域中，然后在空间域中。通过水印检测器访问帧签名的数据库(也 称为指纹、软散列或消息摘要)，以将所提取的关键帧与相应的原始帧 相匹配。然后将后者用于测试帧的自动空间登记。然而，应当注意，选择关键帧的计算需要即将到来的帧，这在针 对实时应用嵌入水印时并不可用。可选方法将会是保持帧处理和回放 之间的恒定时间延迟。现有技术的时间水印方案仅通过改变每帧中的整体亮度，使用时 间轴插入水印。这使水印对于几何失真有着固有的稳健性，并在便携 式摄像机攻击之后简化水印。可以使用本领域已知的其他方法来提高 水印对时间低通滤波的稳健性(典型地在对摄像后的视频去颤动时应 用)。然而，水印对于时间去同步来说是脆弱的(尤其在帧编辑之后)。 然而，也可以通过匹配去同步和原始视频之间的关键帧来恢复同步。两种先前的方式(空间或时间水印)使用三个可用维中的一个或 两个来加水印。视频中的三个可用维中的一个或两个中的水印结构的 缺乏导致了对可用于水印的空间的不最适宜的使用。Bloom等在美国8专利号6，885，757"用于提供非对称水印载体的方法和设备"中描述的方法完全利用了视频的结构。在它们的扩谱方法中，该技术是明显稳 健并安全的，但是检测器必须在检测前使测试视频与原始视频同步。
技术实现思路
本专利技术的一方面涉及在连续帧或单个帧内伪随机地插入特定系数 属性值之间的基于限制的关系。该关系对水印信息进行编码。'系数'被表示为数据元素集合，该数据元素集合包含视频、图像 或音频数据。术语"内容"将被用作表示数据元素的任意集合的通用术 语。如果内容在基带域中，则系数将表示"基带系数"。如果内容在变 换域中，则系数将表示为"变换系数"。例如，如果在空间域中表示图 像或视频的每个帧，则像素是图像系数。如果在变换域中表示图像帧， 则变换后图像的值是图像系数。本专利技术尤其涉及针对数字电影应用中的JPEG200图像的DWT。通 过对图像像素连续应用垂直和水平的低通和高通滤波器，来计算像素 化图像的DWT，其中所产生的值被称为'小波系数'。小波是仅持续一 个或若干周期的振荡波形。在每次迭代时，对前次迭代的仅低通滤波 后的小波系数取十分之一，然后通过低通垂直滤波器和高通垂直滤波 器，并使该过程的结果通过低通水平和高通水平滤波器。所产生的系 数集合被组合于四个'子带，中，即LL、 LH、 HL和HH子带。换言之，LL、 LH、 HL和HH系数是产生于分别连续应用于低通垂 直/低通水平滤波器、低通垂直-高通水平滤波器、高通垂直/低通水平 滤波器、高通垂直/高通水平滤波器的图像的系数。图像可以具有多个通道(或分量)，所述多个通道与不同的自然颜 色相对应。如果图像处于灰度级，则仅具有表示亮度分量的一个通道。 通常，该图像是彩色的，在这种情况下，典型使用三个通道来表示不 同的颜色分量(尽管有时可以使用不同个数的通道)。这三个通道可以 分别表示红、绿和蓝分量，在这种情况下，图像在RGB彩色空间中表 示，然而，可以使用许多其他颜色空间。如果图像具有多个通道，则 通常单独在每个彩色通道上计算DWT 。每次迭代与系数的特定'层'或^级'相对应。系数的第一层与 图像的最高分辨力级相对应，而最后一层与最低分辨率级相对应。图l是5级小波变换的一个分量的视频表示。单元105-120是视频帧。单元 125指示最低分辨率的LL子带系数。单元125a以(f,c,l,b,x，y)示出了系 数，其中帧fN)，通道r0，子带b-0，分辨率级1=0，以及位置x和y二O。为了最佳的使用视频的3D结构，本专利技术使用了时间和空间轴。因 为在投影和捕获之后空间登记难以实现电影，所以本专利技术使用了非常 低的空间频率或低空间频率的整体属性，它们对空间登记的几何失真 不太敏感。时间频率更容易被恢复，这是因为攻击期间产生的大多数 变换是时间线性的。在本专利技术中，直接对视频的低分辨率小波系数加水印。因为帧中 像素数目比最低分辨率小波系数的数目大1000倍的数量级，所以操作 次数可能在本专利技术中少得多。描述了这样一种用于对视频图像加水印的方法和系统，其中包括 通过强化具有视频量的所选系数集合的属性值之间的关系来产生水印 并将所生成的水印嵌入视频图像。从而将水印适应性地嵌入视频量。 也描述了这样一种用于对视频图像加水印的方法和系统，包括选择系 数集合并强化具有视频量的所选系数集合的属性值之间的关系。也描 述了这样一种用于对视频图像加水印的方法和系统，包括通过强化具 有视频量的所选系数集合的属性值之间的关系生成有效载荷、选择系 数集合、修改系数并嵌入所述水印。修改后的系数替换了所选系数集合o描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过强化视频量内所选系数集的属性值之间的关系来嵌入水印的方法，所述方法包括：　　　　产生有效载荷；　　　　选择系数；　　　　修改系数，其中以所修改的系数替换所选系数；以及　　　　将所述水印嵌入所述视频量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾斯廷皮卡尔，赵键，
申请(专利权)人：汤姆森许可贸易公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]