[发明专利]一种基于方差分析的自适应视频水印的嵌入和提取方法

说明书

本发明涉及一种基于方差分析的自适应视频水印的嵌入方法，包括以下步骤对接收到的视频关键帧计算对比度和熵，如果所述对比度和熵均低于预先设定阈值，抛弃此帧；如果符合要求转到下一步；提取关键帧的灰度分量；对所提取灰度图像进行基于H.264的4*4帧内预测，并计算预测残差矩阵；计算预测残差矩阵的方差，并生成视频帧的方差矩阵；依据阈值th₁和th₂，将视频帧的纹理复杂度划分成低纹理区域S₀，高纹理区域S₁和较高纹理区域S₂；对高纹理区域内的4*4视频帧块进行DCT变换，并将水印信息嵌入在DCT的直流系数上。该嵌入方法是将水印信息自适应嵌入在视频帧的高纹理区域，变换域水印的不可见性和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种水印的嵌入和提取方法，尤其涉及一种基于方差分析的自适应视频水印的嵌入方法和提取方法。

背景技术

近年来，随着人工智能和物联网技术的飞速发展，图像、视频的传输越来越便捷，由于电子产品传输快捷方便，为保护所有者的个人利益，防止别人拷贝复制，或被不法分子利用，版权保护的重要性不言而喻。因此，如何对多媒体电子产品的版权进行有效安全的保护是目前信息安全领域的一个热点话题。

数字水印技术的快速发展为多媒体电子产品的版权保护提供了一种有效的方式。数字水印技术主要是将电子产品的版权信息以二进制序列的形式嵌入到所要保护的多媒体中，在经过传输攻击等条件下，接收端依然能够有效提取出该产品的版权信息，从而进行版权认证和防盗。

目前，视频水印的自适应嵌入主要分为空间域水印和变换域水印。空间域水印算法通常直接将视频帧进行分块，这样容易造成视频帧图像失真较大，透明性变差。

发明内容

本发明为了提高水印的不可见性和鲁棒性，提高水印的嵌入容量，提供了一种基于方差分析的自适应视频水印的嵌入方法，该嵌入方法是将水印信息自适应嵌入在视频帧的高纹理区域，变换域水印的不可见性和鲁棒性。

本发明所采取的技术方案为：

一种基于方差分析的自适应视频水印的嵌入方法主要包括以下步骤：

(1)对接收到的视频关键帧计算对比度和图像熵，如果其对比度和熵低于预先设定经验值，抛弃此帧；如果符合要求转到下一步；

(2)将视频帧解码并转换到YUV空间，提取Y通道得到灰度图像分量；

(3)对所提取灰度图像进行基于H.264的4*4帧内预测，并计算预测残差矩阵；

(4)计算预测残差矩阵的方差，并生成预测残差块的方差矩阵；

其中，Height和Width分别对应视频帧的高度和宽度，m＝1,2,…,Height/N,n＝1,2,…,Width/N，N的取值4，μ表示预测残差块的均值，表示第(m,n)个残差块的方差，VT是方差矩阵，i＝0,1,2,3，j＝0,1,2,3，分别代表矩阵的行标和列标，Z(i,j)表示预测残差块矩阵。

(5)利用Weibull模型，Laplace模型和Cauchy模型分别对所生成方差矩阵进行统计建模，以Cauchy曲线和Weibull曲线，Laplace曲线的交点作为尾部拖尾的开始，并将此交点看作方差阈值th₁，然后根据方差从小到大排列，取排在96-98％处的方差为阈值th₂；