[发明专利]一种通用的视频数字水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通用的视频数字水印方法，更具体地说，尤其涉及一种可灵活选择两种以上算法随机嵌入水印的方法，该方法在低嵌入量、低检测量的情况下，可以准确提取水印信息，并能够显著提高设计系统的性能。

背景技术

随着数字技术和因特网的发展，多媒体数字作品(图像，视频，音频等)的发表和传播变得更为简单和快速，其版权保护成为一个亟待解决的问题。由于数字水印(digital watermarking)是实现版权保护的有效办法，如今已成为多媒体信息安全研究领域的一个热点，也是信息隐藏技术研究领域的重要分支。

理论模型研究也是数字水印基础研究中的重要部分。数字水印理论模型的建立将有助于建立该领域的理论体系，为技术实用化提供理论支持。2001年刘瑞祯等人就提出了基于变换域的通用数字水印模型(CBWM：Content-Based Watermarking Model)，其基本原理是水印向量被嵌入到图像的特征向量中，且两者相互正交，它可和其他任何基于变换域的水印方法相结合有效提高算法鲁棒性和安全性。贾英江融合信息加密技术、扩频通信技术、视觉识别特性及噪声理论提出一种通用数字水印模型，该模型具有一定的普遍意义。许多水印方法，如直接序列法、跳频法等，均可由此模型直接得到。

此外，尹德辉和张勇也都针对图像数字水印提出框架模型。对于数字水印的模型研究起到了积极的推动作用，一定程度上也推动了数字水印的系统化、规范化进程。但是这些模型基本都是针对图像数字水印进行的。

除此之外，还有一些广泛意义上的数字水印模型。I.J.Cox提出了最早的信息隐藏模型，采用通信理论模型，将原始图像和有意无意的攻击看作噪声，特别是将扩频通信理论引入后，水印的鲁棒性大大提高，随后提出结合感知模型、自适应的鲁棒水印算法，在此基础上，更精确的communication with side information水印模型提出，并且这种模型得到了较为广泛的应用。之后Cachin和Moulin等人研究了基于信息论的信息隐藏模型，为该领域的研究也提供了很好的思路。姜楠等人提出了信息隐藏的最优化模型，该模型重点考虑了信息隐藏系统实际存在的鲁棒性和透明性，全面综合了信息隐藏的嵌入、提取和攻击模型，对以往信息隐藏理论模型不能描述能够引起栽体尺寸变化的几何攻击的缺点做了彻底改进。这些信息隐藏的模型基本都可以轻松应用于图像水印中，但是如果要应用视频数字水印中，并指导其具体的系统设计，则需要进行修改。

目前专门针对视频数字水印的通用模型方法研究并不多见，随着数字视频技术的发展，视频数字水印的研究显得越来越重要，尽管图像数字水印和视频数字水印有相通之处，针对图像水印的模型仍然不能直接照搬使用，必须研究可以指导视频数字水印系统设计和实用化的模型。尽管目前也有些针对视频水印的研究出现，但是基本都是以实现某一种算法为目的的，并没有对该领域内的系统设计提供切实可行的通用方案。现有的解决视频数字水印鲁棒性较为普遍的方法是将水印分成若干部分并附加索引信息或同步信息后大量重复嵌入，这种方法即使选择部分帧嵌入，其嵌入比例也比较高，而且只有在水印所有子部分全部检测到以后才可结束检测过程，存在时间和效果上的先天不足。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种通用的视频数字水印方法，包括系统设计方案分析、嵌入和提取过程。

所述的系统设计方案分析包括以下步骤：

(1)确定系统功能：根据实际应用环境，确定系统应具备的特性，重点体现在抗攻击方面，具体分析系统应该需要抵抗哪种攻击；

(2)确定系统参数：包括选择水印算法A_i、确定各算法嵌入比例k_i及最小提取帧数F_min；

●针对需要抵抗的每一种攻击，从众多的可用算法中选择能抵抗的最佳算法A_i，(i＝1，2，…，l)，设定共选择l种算法，l≥2；

●根据各算法在系统中的重要性确定各自的嵌入比例k_i，k_i为相应算法的嵌入帧数占总帧数的比值；

●根据专利CN200610055129.8公开的内容，可以由各算法的嵌入比例得到检测水印时所需的最少提取帧数F_i，则系统检测水印时需要的最少提取帧数应该取各算法对应的最少提取帧数F_i的最大值，即F_min＝max(F_i)，才可以保证对于每种算法都能找到至少1帧嵌入帧；