一种基于视频内容的水印添加方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视频内容的水印添加方法，包括将视频图像由ＲＧＢ颜色空间转换到ＣＩＥ－Ｌａｂ颜色空间，以２５帧图像为一个帧序列将视频划分为若干个帧序列，计算像素的能量值，获取待添加水印的灰度图，以８×８的像素矩阵为一个单元，将帧序列的最后一帧图像分成若干个单元，按照单元中像素能量值之和的大小顺序，取与水印灰度图中元素个数相同的单元作为水印的添加区域，将水印灰度图中元素的灰度值叠加在所查找出的单元的二维离散余弦变换系数矩阵的低频分量系数上，将水印添加在每个帧序列的最后一帧图像上，最终将视频图像由ＣＩＥ－Ｌａｂ颜色空间转换回ＲＧＢ颜色空间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机图像处理
，尤其涉及。
技术介绍
随着因特网的日益普及，多媒体信息的交流已达到了前所未有的深度和广度，其 发布形式也愈加丰富了。数字化形式的多媒体数据为多媒体信息的存取提供了极大的便 利，同时也极大地提高了信息表达的效率和准确性。与此同时，其版权保护也成为一个急需 解决的问题。数字水印是在多媒体信息领域实现版权保护的直接而又有效的办法，该技术 将具有特定意义的标记，利用数字技术嵌入并隐藏在需要保护的多媒体数据中，用以显示 创作者对其作品的所有权。这种标记可以是文字、序列号、图像或其它有特殊标记作用的符 号。嵌入到载体中的水印应以不破坏原数据欣赏价值、使用价值为原则，并尽可能保证其不 被恶意破坏或破解。视频水印可理解为针对数字视频载体的主观和客观的时间冗余和空间冗余添加 信息，既不影响视频质量，又能达到用于版权保护和内容完整性检验目的的水印技术。按照视频水印嵌入时机，视频水印算法可分为前置式添加方法、内置式添加方法 以及后置式添加方法。前置式视频嵌入技术是将视频作为一组原始图像序列，将水印信息 直接嵌入到每一帧图像中，形成含有水印的原始视频信息，然后再完成相应编码工作。内置 式视频水印技术是将水印嵌入算法和视频编码系统相集合，并内嵌入视频压缩编码中，利 用视频编码过程产生的信息实现水印信息的嵌入。后置式视频水印技术是直接将水印信息 嵌入到已压缩的视频编码流中去。对于前置式水印添加，这类算法有可能增加视频码流，从 而增加了水印算法的复杂度，而对于内置式水印添加，由于是直接将水印嵌入到编码码流 中去，因此编码和解码时可能会对视频信号质量产生影响，而后置式水印技术是直接将水 印嵌入到已压缩的视频编码中去，缺点在于嵌入的水印数据量小以及算法复杂，较难实现。
技术实现思路
本专利技术提供了，该方法基于视频内容的视觉重 要性检测，将水印添加在视频每一帧图像中视觉特征最重要的地方。为了达到上述目的，本专利技术采用技术方案如下(1)将待处理的视频由RGB颜色空间转换到CIE-Lab颜色空间；由于CIE-Lab颜色空间分离了颜色亮度和色彩变化，因此在CIE-Lab颜色空间里 计算图像像素的能量值比在RGB颜色空间里计算得更准确。(2)算变换到CIE-Lab颜色空间后的视频图像上每个像素的能量值；以25帧为一个帧序列，将视频按照播放的时间顺序划分为若干个帧序列，以帧序 列为单位，计算视频像素的能量值。用Iri，Irf，……Irf5表示第r个帧序列中的25帧图像， 用Piij表示视频图像上第(i，j)个像素，像素能量值为Es(i,j) =E(i，j) = α XEs(i, j) + (1-α ) XEt (i, j)+ μ,, (/J-LlJ+l(Irt } +1、(Irt )-a(,y+1 (Irt +1、(Jrt )-biJ+l (Irt ‘式中，α表示权重系数，Li, j、ai, ^bi, j分别表示像素Py的亮度通道值和两个彩 色通道值，Li+1,j. ai+1, j、bi+1,」表示像素Piij竖直方向上相邻像素Pi+1,」的亮度通道值和两个 彩色通道值，Li, j+1、Hnbi^1表示像素Piij水平方向上相邻像素的亮度通道值和两 个彩色通道值。Liij(Irt)表示画面帧Irt中像素Pi,」的亮度通道值。(3)获取待添加水印的灰度图；(4)查找水印的添加区域；一般将水印添加在每个帧序列的最后一帧图像上，查找水印的添加区域和添加水 印的操作只对每个帧序列的最后一帧图像进行。以8X8的像素矩阵为一个单元，将待添加水印的图像分成若干个互不交叠的单 元，计算每个单元中所有像素能量值之和，取能量值之和最大的前MXN个单元，作为水印 的添加区域。(5)将水印添加到查找出的区域内；在所查找的区域上添加水印的过程为将所查找出的MXN个单元中像素在 CIE-Lab颜色空间的亮度通道值做二维离散余弦变换，将水印灰度图中元素的灰度值叠加 在所查找出的MXN个单元的二维离散余弦变换系数矩阵的低频分量系数上。(6)将添加水印后的视频每帧图像由CIE-Lab颜色空间转换到RGB颜色空间。与现有的添加方法相比，本专利技术方法能将水印添加在视频视觉最重要的地方，攻 击者在破坏水印时，不可避免地会引起视频内容质量严重下降，从而提高添加水印的稳定 性、鲁棒性以及安全性。附图说明图1是本专利技术方法的技术方案流程图。 具体实施例方式如图1，，包括(1)将待处理的视频由RGB颜色空间转换到CIE-Lab颜色空间，得到CIE-Lab颜色 空间的视频信息，使视频亮度通道和彩色通道相分离；由RGB颜色空间转换到CIE-Lab颜色空间按照下面的公式进行转换L = 0.299 χ 及 + 0.587 χ G + 0.114 χ 5- a = 0J\3x(R-L)(1)6 = 0.564 χ (5-1)式中，R、G、B分别表示RGB颜色空间的红、绿、蓝颜色值。L表示CIE-Lab颜色空 间的亮度通道值，a和b表示CIE-Lab颜色空间的两个彩色通道值。将视频从RGB颜色空 间转换到CIE-Lab颜色空间中处理，是因为CIE-Lab颜色空间分离了颜色亮度和色彩变化，4更能描述和反映人们对颜色的感知，计算出的视觉重要性值更精准。而且两种颜色空间的 相互转换是可逆的。(2)计算变换到CIE-Lab颜色空间后的视频图像上像素的能量值；以25帧为一个帧序列，将视频按照播放的时间顺序划分为若干个帧序列，用Iri， Ir2,……Irt5表示第r个帧序列中的25帧图像，例如I32表示第3个帧序列的第2帧图像。 水印一般添加在每个帧序列的最后一帧图像上，即每隔24帧就对视频进行一次水印添加 的操作。用Pm表示视频图像上第(i，j)个像素，像素能量值的计算分为两个部分，分别用 Es(i, j)和Et(i，j)表示，其中Es(i, j)的计算方法为\kj M-Lmj (Irt} +1 fc )_ aMJ (Irt ] + % (lrt)~bMJ (Irt \ +Es(Lj) = Xl(2)kj Μ' 1XM ^rt )| + \aiJ (/J-气树(lrt )| + \Kj(Ir, )|式中，Li,j Ji^bi,」分别表示像素P^的亮度通道值和两个彩色通道值，Lw^aw, j^b^.j表示像素Piij竖直方向上相邻像素Pi+1,j的亮度通道值和两个彩色通道值，Lipai,表示像素Piij水平方向上相邻像素的亮度通道值和两个彩色通道值。先分别 在同一帧画面内计算，然后对整个帧序列求和。由上式可以看出，Es(i，j)反映了同一帧画 面内一个像素与其邻近像素之间的变化关系。因此，Es(i，j)的值越大，表明该像素与其相 邻像素的各个颜色通道梯度变化越剧烈，则该像素的边缘特征就越强，其视觉重要性相应 也就越大。Et (i，j)表示在一个帧序列所有帧中同一个位置点像素在CIE-Lab颜色空间中亮 度通道值之和，它反映了同一个像素在这个帧序列内的变化，其计算式为Et(JJ) = J^1Lu(Irt)(3)式中，Liij(Irt)表示画面帧Irt中像素Pi,」的亮度通道值。将妨，j)和Et(i，j)加权求和后得到该像素的能量值，像素Pi,」的能量值E(i， j)的最终表达式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频内容的水印添加方法，包括：（１）将待处理的视频由ＲＧＢ颜色空间转换到ＣＩＥ－Ｌａｂ颜色空间；（２）以２５帧为一个帧序列，将视频按照播放的时间顺序划分为若干个帧序列，以帧序列为单位，计算视频像素的能量值；（３）获取待添加水印的灰度图；（４）在每个帧序列的最后一帧图像上查找水印的添加区域；（５）将水印添加到查找出的区域内；（６）将添加水印后的视频每帧图像由ＣＩＥ－Ｌａｂ颜色空间转换到ＲＧＢ颜色空间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯结青，姜晓希，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]