[发明专利]图像编码和移除水印的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及图像编码和移除水印的方法和装置。

背景技术

数字水印(Digital Watermark)技术是指用信号处理的方法在数字产品中嵌入隐蔽的数字信号，该数字产品通常是图像、声音等数字化的多媒体数据。该数字信号可以是图像、文字、符号、数字等一切可以作为标记、标识的信息。这种标记、标识的信息通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。

数字水印可分为以下几类：

1、可见水印(VisibIe watermark)；

2、不可见脆弱水印(Invisible-fragile watermark)；

3、不可见鲁棒水印(InvisibIe-robust watermark)即人们通常所说的数字水印，它具有在视觉和统计上不可见性水印和难以去除的鲁棒性。

可见水印一般用于申明数字产品所有权并进行版权保护。例如，在网络上发行的视频图像上透明地叠加该视频图像的发行公司的标志图像，该标志图像即为可见水印。上述视频图像的观看者能够很容易地在视频图像上看到上述标志图像。上述视频图像的授权用户使用该视频图像的发行公司提供的专用播放工具播放上述视频图像时，能够除掉叠加在视频图像上的上述标志图像；而非授权用户使用普通播放工具播放上述视频图像时，视觉体验效果则会受到叠加在视频图像上的上述标志图像的影响。

不可见脆弱水印主要用于防篡改。例如，在监控摄像机录制的录像中嵌入不可见脆弱水印，在录像没有被修改的情况下可以用专用工具提取出完整的不可见脆弱水印信息。而一旦窜改了上述录像中的内容，从该录像中就无法提取出正确的不可见脆弱水印信息，即说明该录像受到了修改。

不可见鲁棒水印主要用于防止盗版和版权作证。例如，在正版的音视频产品中嵌入不可见鲁棒水印，盗版商很难去除掉该不可见鲁棒水印。一旦盗版商盗版了上述正版的音视频产品，则可以从盗版的音视频产品中提取出正版发行商所嵌入的上述不可见鲁棒水印，证明该音视频产品为盗版产品。

数字图像、尤其是运动图像由于数据量非常大，不便于传输和存储，因此，需要采用视频压缩技术对数字图像进行压缩。视频压缩技术主要实现将二维的数字图像像素点矩阵压缩编码成数据量相对比较小的一维比特流(码流)的过程，以实现减小传输或存储数据量的目的。

现有的视频压缩技术通常采用基于宏块的运动估计和DCT(DiscreteCosine Transform)变换、量化的混合编码方式对运动图像进行编码。常用的视频压缩标准有：H.261/H.263/H.264系列和MPEG-2/MPEG-4系列。

现有技术中一种在数字图像中嵌入可见水印的方法为：采用透明叠加(alpha叠加)方案。该方案用数字水印图像的每一个像素点与原始图像中的待嵌入水印的位置的每一个像素点采用下列公式1进行透明叠加计算：

result＝α^*watermark+(1-α)^*source    公式1

上述公式中的watermark表示数字水印图像的一个像素点的值，source表示原始图像中嵌入水印位置的一个像素点的值，result表示透明叠加后的结果，α的取值范围在0～1之间。

经过alpha叠加后的图像上，在水印的嵌入区域，既可以看到原始图像中的内容，也可以看到数字水印图像中的内容。在该alpha叠加方案中，通过动态调整数字水印的叠加位置和数字水印的尺寸以达到避免视频分析工具从原始图像中识别出水印并擦除水印的目的。

授权的视频图像播放工具由于事先知道水印的内容和插入位置，因此只要通过设定公式并且运算满足一定精度即可清除嵌入的可见水印。清除alpha叠加的可见水印采用下述公式2。

source＝(result-α^*watermark)/(1-α)    公式2

在实现本发明的过程中，发明人发现上述清除alpha叠加的可见水印的方案只能应用于未经压缩的数字图像，不适用于经过压缩编码的视频图像。

因为现有的视频压缩编码都是有损压缩编码，即在量化过程中会把部分残差系数的值量化到0，在解码端恢复出的图像与视频压缩编码前的原始图像之间存在量化误差。因此，如果在原始图像中已经采用了上述alpha叠加方案嵌入了可见水印，则无法采用上述公式2清除解码后的图像中的可见水印。

发明内容

本发明实施例提供了一种图像编码和移除水印的方法和装置，从而可以在视频压缩图像中嵌入和移除可见水印。