【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字水印，具体涉及一种基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法及系统。
技术介绍
1、数字水印技术通过在数字化载体中标记水印信息，提供了一种区别于密码技术的多媒体数据版权保护技术。针对数字载体在信息嵌入后会引起不可逆失真问题，可逆水印(reversible watermarking,rw)被提出，该技术在水印信息提取后可无损恢复载体。算法设计时通常要在保持一定嵌入容量下尽可能最小化嵌入失真并确保其在信息提取后的可逆性，但鲁棒性一般不作为考虑的重点，轻微的失真也容易导致水印信息无法正确提取。为了改进这一缺陷，鲁棒可逆水印(robust reversible watermarking,rrw)被提出。在不受攻击的情况下，解码器端完成水印提取和载体恢复；当载体被攻击时，可逆性丧失，但鲁棒水印可被正确提取，提示用户载体已经被篡改。目前已经提出了许多面向数字图像的基于rrw的算法，但大部分视频水印算法的嵌入域仍然单一：hussein tuama hazim等人通过二维小波变换将图像分为四个子带，分别运用dct变换并排序系数，通过设定的幅度因子控制水印嵌入强度并嵌入中频系数；chen等人对帧进行分组，将嵌入帧分为不重叠的块，对块进行奇异值分解并计算zernike矩，嵌入水印；fan等人结合非零量化系数和能量因子来选择合适的色度子块，提出一种优化的调制方法将水印嵌入dct量化系数中，以最小化子块的修改次数；swapnil takal等人通过离散小波变换(dwt)和关键分量检验(pca)相结合提高水印的灵活性；an等人通过con
2、如今短视频文化快速发展，已经成为了重要的信息传播媒体，版权保护和防篡改成为了亟待解决的问题。设计兼顾鲁棒性和可逆性的水印算法具有重要实用价值。大部分视频水印算法的嵌入域单一，并没有将rrw框架有效应用到视频水印算法上，导致嵌入容量受限；大部分视频水印算法若要实现rrw框架，会因为嵌入域单一而导致两种水印互相影响，最终水印失真影响鲁棒性；大部分视频水印算法难以平衡不可见性、鲁棒性、可逆性、计算复杂度等性能指标。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，该算法通过在低频和高频两个独立嵌入中分别进行嵌入，可以在第一阶段提供较高的鲁棒性，在第二阶段保持较低的失真。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，包括以下步骤：
3、通过场景检测机制将封面视频的帧进行分组，并根据隐秘帧选择标准选择嵌入帧，形成隐秘帧集合x，不符合标准的帧暂时舍弃；
4、通过h.264编码获取x中的两个嵌入域：u通道低频qdct系数xl与高频qdct系数xh，所述两个嵌入域相互独立，将用于独立嵌入鲁棒水印w与可逆水印；通过一种鲁棒的拼接方法将鲁棒水印w嵌入到xl中得到yl；生成将yl恢复为xl的可逆水印m，通过可逆的嵌入方法将m嵌入到yh中，生成zh；通过h.264解码生成水印标记帧z；
5、将水印标记帧z与所舍弃的帧合并生成标记视频，针对没有扭曲失真标记视频，进行h.264编码得到两个嵌入域zl与zh，通过可逆水印的提取与恢复，获得m与yh；对yl，即zl，提取鲁棒水印w，针对失真的标记视频，直接提取鲁棒水印w，根据m将yl恢复为xl；通过h.264解码将xh与xl合并，恢复原始视频。
6、进一步的，根据隐秘帧选择标准选择嵌入帧，形成隐秘帧集合x时，根据u通道相邻位平面差最小的选择标准，选择原始视频中用于双域水印嵌入的隐秘帧集合x。
7、进一步的，通过一种鲁棒的拼接方法将鲁棒水印w嵌入到xl中得到yl包括：将隐秘帧集合x经过h.264编码，选取隐秘帧集合f中的嵌入域xl与xh，将x中的宏块形成集合{xl1,xl2,…,xl2f}，将经过纠错编码的w通过等式(1)嵌入到集合中每块的u通道低频qdct系数中，即xl，生成yl，记录产生上溢或下溢宏块的位置，即p，xh保持不变，取yh＝xh，
8、
9、其中，w为鲁棒水印比特，即w∈{0,1}，t是控制鲁棒性的阈值，dv是两个qdct系数集之间的差值，f为宏块中一半的像素，α()作为一种随机映射将像素i随机映射到另一个像素α(i)。
10、进一步的，生成将yl恢复为xl的可逆水印m，通过可逆的嵌入方法将m嵌入到yh中，生成zh包括：通过式(2)构造可逆水印m，再将经过纠错编码的m通过式(3)将水印位比特m嵌入到u通道对应的高频qdct系数中，即yh，得到zh，yl保持不变，取zl＝yl，
11、m＝t⊕dv⊕p (2)
12、
13、其中，yh与zh分别为yh与zh的qdct系数，m∈{0,1}，θl,θr均是控制hs嵌入容量的阈值。
14、进一步的，生成将yl恢复为xl的可逆水印m，通过可逆的嵌入方法将m嵌入到yh中，生成zh包括：将双域水印标记视频经过h.264编码，选取其中的zl与zh，根据集合x的位置指示与式(4)将可逆水印m提取出来，并通过等式(5)恢复可逆嵌入域yh，zh→yh，zl不变，取yl＝zl，
15、
16、
17、其中，yh与zh分别为yh与zh的qdct系数，m∈{0,1}，θl,θr均是控制hs嵌入容量的阈值。
18、进一步的，针对没有扭曲失真标记视频，进行h.264编码得到两个嵌入域zl与zh，通过可逆水印的提取与恢复，获得m与yh；对yl，即zl，提取鲁棒水印w，针对失真的标记视频，直接提取鲁棒水印w，根据m将yl恢复为xl时，根据等式(6)将鲁棒水印w提取出来，并根据等式(7)，通过m将鲁棒水印造成的失真恢复，yl→xl，在这个阶段，yh不变，取xh＝yh，
19、
20、
21、其中，w∈{0,1}，t是控制鲁棒性的阈值，dv是两个qdct系数集之间的差值，f为宏块中一半的像素，α()作为一种随机映射将像素i随机映射到另一个像素α(i)。
22、进一步的，隐秘帧的选择器选择同一场景内y通道与u通道差异值的和最小的帧作为隐秘帧嵌入，在已分组的各组帧中比较每一帧的直方图差异和，选择直方图差异和最小的帧作为鲁棒水印w与可逆水印m的嵌入帧x，若隐秘帧的嵌入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，根据隐秘帧选择标准选择嵌入帧，形成隐秘帧集合X时，根据U通道相邻位平面差最小的选择标准，选择原始视频中用于双域水印嵌入的隐秘帧集合X。
3.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，通过一种鲁棒的拼接方法将鲁棒水印W嵌入到XL中得到YL包括：将隐秘帧集合X经过H.264编码，选取隐秘帧集合F中的嵌入域XL与XH，将X中的宏块形成集合{XL1，XL2，...，XL2f}，将经过纠错编码的W通过等式(1)嵌入到集合中每块的U通道低频QDCT系数中，即XL，生成YL，记录产生上溢或下溢宏块的位置，即P，XH保持不变，取YH＝XH，
4.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，生成将YL恢复为XL的可逆水印M，通过可逆的嵌入方法将M嵌入到YH中，生成ZH包括：通过式(2)构造可逆水印M，再将经过纠错编码的M通过式(3)将水印位比特
5.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，生成将YL恢复为XL的可逆水印M，通过可逆的嵌入方法将M嵌入到YH中，生成ZH包括：将双域水印标记视频经过H.264编码，选取其中的ZL与ZH，根据集合X的位置指示与式(4)将可逆水印M提取出来，并通过等式(5)恢复可逆嵌入域YH，ZH→YH，ZL不变，取YL＝ZL，
6.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，针对没有扭曲失真标记视频，进行H.264编码得到两个嵌入域ZL与ZH，通过可逆水印的提取与恢复，获得M与YH；对YL，即ZL，提取鲁棒水印W，针对失真的标记视频，直接提取鲁棒水印W，根据M将YL恢复为XL时，根据等式(6)将鲁棒水印W提取出来，并根据等式(7)，通过M将鲁棒水印造成的失真恢复，YL→XL，在这个阶段，YH不变，取XH＝YH，
7.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，隐秘帧的选择器选择同一场景内Y通道与U通道差异值的和最小的帧作为隐秘帧嵌入，在已分组的各组帧中比较每一帧的直方图差异和，选择直方图差异和最小的帧作为鲁棒水印W与可逆水印M的嵌入帧X，若隐秘帧的嵌入容量小于W，添加次隐秘帧作为嵌入容量的补偿，其中次隐秘帧的选择标准为同一场景内Y通道与U通道差异值的和次最小值。
8.一种基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记系统，其特征在于，包括隐秘帧选择模块、嵌入模块以及提取与恢复模块；
9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机可执行程序，处理器从存储器中读取所述计算机可执行程序并执行，处理器执行计算可执行程序时能实现权利要求1～7中任一项所述基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，能实现如权利要求1～7中任一项所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法。
...【技术特征摘要】
1.基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，根据隐秘帧选择标准选择嵌入帧，形成隐秘帧集合x时，根据u通道相邻位平面差最小的选择标准，选择原始视频中用于双域水印嵌入的隐秘帧集合x。
3.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，通过一种鲁棒的拼接方法将鲁棒水印w嵌入到xl中得到yl包括：将隐秘帧集合x经过h.264编码，选取隐秘帧集合f中的嵌入域xl与xh，将x中的宏块形成集合{xl1，xl2，...，xl2f}，将经过纠错编码的w通过等式(1)嵌入到集合中每块的u通道低频qdct系数中，即xl，生成yl，记录产生上溢或下溢宏块的位置，即p，xh保持不变，取yh＝xh，
4.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，生成将yl恢复为xl的可逆水印m，通过可逆的嵌入方法将m嵌入到yh中，生成zh包括：通过式(2)构造可逆水印m，再将经过纠错编码的m通过式(3)将水印位比特m嵌入到u通道对应的高频qdct系数中，即yh，得到zh，yl保持不变，取zl＝yl，
5.根据权利要求1所述的基于场景平滑度的帧分组视频双域水印标记方法，其特征在于，生成将yl恢复为xl的可逆水印m，通过可逆的嵌入方法将m嵌入到yh中，生成zh包括：将双域水印标记视频经过h.264编码，选取其中的zl与zh，根据集合x的位置指示与式(4)将可逆水印m提取出来，并通过等式(5)恢复可逆嵌入域yh，zh→yh，zl不变，取...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁钰承，钮可，张英男，李军，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队工程大学，
类型：发明
国别省市：
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