[发明专利]DCT域内视频分形脆弱水印算法

说明书

技术领域

本发明涉及视频图像处理技术领域，具体涉及一种DCT域内视频分形脆弱水印算法。

背景技术

近年来，随着计算机网络和多媒体技术的快速发展，多媒体信息的拷贝和传播变得越来越容易，多媒体信息的版权和所有权也越来越容易被侵犯。因此，作为版权保护的有效手段，数字水印技术成为多媒体信息安全的一个研究热点。用于完整性认证的水印分为脆弱性水印和半脆弱性水印。脆弱性水印对任何篡改都具有很强的敏感性，适合用作多媒体数据的精确认证。如王让定、朱洪留等提出了H.264/AVC视频流完整性认证的脆弱水印算法，该算法嵌入和提取过程简单、快速，并且具有很好的隐蔽性。半脆弱性水印对譬如置换、剪切等恶意篡改具有敏感性，但是对譬如JPEG和MPEG有损压缩等处理具有鲁棒性。如曾骁、陈真勇等提出了用于内容认证的半脆弱可逆视频水印算法，该算法实现了对视频内容完整性的验证，但是对P帧和B帧的篡改只能定位到帧，并不能定位到篡改的具体位置。黄修训提出了用于视频内容完整性认证的半脆弱水印算法，该算法实现了视频恶意篡改的检测，篡改位置的准确定位和内容特征的重构恢复，但嵌入方法使视频质量有所下降，效果不够理想，水印嵌入对视频码率影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DCT域内视频分形脆弱水印算法，本算法分形技术和小波变换二者有机结合，提取经过DWT变换后视频I帧的分形特征，然后结合B、P帧的位置特征生成认证码，用Logistic混沌映射置乱后嵌入到每一帧指定的DCT块系数中。本算法在保证原视频质量的情况下，可以有效的检测到对视频的篡改和攻击，并且可以精确定位篡改和攻击的位置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：DCT域内视频分形脆弱水印算法，包括如下步骤：

S1.对MPEG视频进行分帧，提取每一个GOP中的I帧和B、P帧，并转换为YUV色彩模式；

S2.计算I帧的分形特征W1；

S3.构造GOP中每一帧的位置特征W2；

S4.将W1和W2进行异或操作，得到水印信息W；

S5.在GOP相应的每一帧中嵌入对应的水印信息W。

进一步地，所述步骤S2中计算I帧的分形特征W1的步骤为：将I帧(M×N)的Y分量进行一级小波变换，并将变换后的系数划分为R块(b×b)和D块(2b×2b)，利用仿射变换，寻找每一个R块的最佳匹配D块，记录所述D块的位置(m,n)，若m和n的奇偶性相同，则该R块对应值为1，否则该R块对应值为0，则I帧的分形特征W1为一个的二值矩阵；其中，M×N是指视频I帧的大小，(m,n)为D块的位置。

进一步地，寻找每一个R块的最佳匹配D块之前，先对D块进行预分类。

进一步地，对D块进行预分类的步骤是：首先计算R块和D块方差的大小，设定方差阈值，对每一个R块，根据设定的方差阈值来确定D块的搜索子集，从而完成对D块的预分类。

进一步地，所述步骤S2中构造GOP中每一帧的位置特征W2的步骤为：将GOP中每一帧都进行b×b分块，然后对每块进行DCT变换，构造视频帧的位置特征：

W2_(i,m×n)＝((mⁱ×nⁱ)mod 7)mod 2

其中，i表示视频中的第i帧，(m,n)表示第i帧中DCT块的位置。

进一步地，所述步骤S4中，将W1和W2进行异或操作之后，再进行加密处理的步骤。

进一步地，所述加密处理的步骤是用Logistic混沌映射进行置乱处理。

进一步地，所述步骤S5中在GOP相应的每一帧中嵌入对应的水印信息W的具体步骤是，将要进行嵌入水印信息的视频帧进行b×b分块，然后分别对每块进行DCT变换，在每个DCT块中嵌入对应的水印信息。

进一步地，在每个DCT块中嵌入对应的水印信息时，只选择每个DCT块中的两个高频非0系数进行水印信息嵌入。

进一步地，两个所述高频非0系数是zig-zag扫描中最后两个非0系数，然后将两个相同的水印信息分别嵌入到这两个非0系数的LSB位上。