[发明专利]一种视频媒体的水印保护方法

说明书

技术领域

本发明属于多媒体信号处理领域，特别是涉及一种保护视频媒体的水印方法。 

背景技术

近十几年来，数字多媒体正逐渐渗透到人们的日常生活中。在各种多媒体信息中，数字视频占据着非常重要的位置。随着多媒体处理技术及互联网的迅猛发展，人们获取到视频的途径更为方便，但随之出现了诸多问题如版权纠纷、非法传播等等。因此，视频水印技术成为信息安全领域一个重要的研究课题。 

水印技术可以在不影响视频质量的情况下，将用户信息、版权信息等嵌入到视频文件中，能用于作品所有权的鉴定和追踪非法用户等方面。随着互联网时代到来，网上交易也变得越加平凡。对于如何有效保障流媒体信息，防止作品被非法传播等都是商家急切想解决的问题。在网络商城中，用户购买了商品之后，需要为该商品打上用户信息进行标识，从而确定商品的拥有者身份。那么这一过程必须在商品交易过程中完成，这就对于操作的实时性提出了很高的要求。目前，许多水印算法都需要进行编解码的处理，时间上的开销较大，不能很好满足该性能要求。因此，研究一种直接修改码流信息的快速视频水印具有一定的现实意义和实际应用价值。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有水印嵌入方法需要复杂的编解码计算的不足， 提供一种简单方便的视频媒体的水印保护方法。 

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下： 

一种保护视频媒体的水印方法，包括水印嵌入过程，所述水印嵌入过程根据视频媒体的帧结构，将水印数据分割后嵌入到每一帧中，水印的嵌入通过直接修改视频媒体的控制信息实现。 

上述技术方案中，所述视频媒体的控制信息为MPEG-2格式中的比特率标识符，或者MKV封装格式中的Void标识符。 

当视频格式为MPEG-2时，水印嵌入的具体过程包括如下步骤： 

11)读取码流信息，寻找码流中的比特率标识符，找到比特率的表示信息； 

12)选取比特信息的若干个比特进行修改，将所要嵌入的水印信息直接替换，如嵌“0”时置“0”，嵌“1”时置“1”； 

13)返回步骤11)，查找下一个比特率标识符，直到水印信息嵌入完毕。 

与水印嵌入相对应的水印提取过程包括如下步骤： 

21)读取码流，查找比特率标识符； 

22)根据比特信息的选定比特位来决定提取水印信息为“1”或者“0”； 

23)返回步骤21)，寻找下一个比特率标识符，直到所提取的水印信息长度达到原来长度。 

本发明的原理为：视频码流信息中的比特率(bit rate)代表的意思是指每秒钟传输解码的数据量大小，在MPG格式中是以18位长度比特表示，基本的传输单位为400bit。经测试实验表明，当修改18位比特的最低两位时，传输的最大误差比特为3个基本单位的误差量。当传输速率为最常用的512kb时(由低到高算起第8位为1，其他比特位为0)，假设修改误差量为最大，由00变为11， 此时的误差量为1kb。最大的误差率为1/512的大小，并且该误差不会传递影响到视频中的其他包，计算PSNR(峰值信噪比)接近于无穷大，表明了视频质量基本不下降。人眼对于如此小的变化是无法察觉的。由于码流格式都是有固定标准进行规范，因此具有广泛的适用性。 

当视频封装格式为MKV时，水印嵌入的具体过程包括如下步骤： 

31)读取码流信息，寻找码流中的Void标识符，找到该标识符的表示信息； 

32)选取Void信息的若干个比特进行修改，将所要嵌入的水印信息直接替换，如嵌“0”时置“0”，嵌“1”时置“1”； 

33)返回步骤31)，查找下一个Void标识符，直到水印信息嵌入完毕。 

与水印嵌入相对应的水印提取过程包括如下步骤： 

41)读取码流，查找Void标识符； 

42)根据Void信息的选定比特位来决定提取水印信息为“1”或者“0”； 

43)返回步骤41)，寻找下一个Void标识符，直到所提取的水印信息长度达到原来长度。 

本发明的原理为：视频MKV封装格式中，全局控制信息Global elements中Void标识符暂时没有被使用。Void标识符后的内容主要为了避免文件数据受到破坏，同时也是预留了足够的空间作为以后扩充内容时使用。在目前的标准格式中，Void后的内容基本是全零数据，不影响视频数据的使用，文件数据解码时会跳过该段内容，因此可以作为水印的嵌入载体。