[发明专利]一种适用于流媒体环境的盗版追踪水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于流媒体环境的盗版追踪水印方法，属于多媒体信息安全领域。

背景技术

三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造，通过IP网络承载包括语音、数据、图像等各类综合多媒体业务，其表现为网络层上互联互通，业务层上互相渗透和交叉。流媒体是指采用流式传输的方式在互联网上播放的媒体格式。基于IP网络实现的IPTV业务，其基本信息就是采用实时流式方式传输。视频提供商将视频文件经过压缩处理后,放在网络服务器上进行分段的传输，客户端计算机不用将整个的视频文件下载到本地,便可以即时观赏和收看。三网融合下的IPTV业务可以为用户提供丰富的视频资源。然而这些视频资源被下载后，往往被恶意用户随意复制传播，这使得商家的利益受到极大的损失。将用户的身份信息作为水印，嵌入流媒体视频中，可以实现盗版追踪，在一定程度上可以保护商家的利益。

H.264视频编码是由 ITU-T和ISO/IEC联合开发的一个新的数字视频编码标准。H.264不仅具有高压缩比，而且还拥有高质量的图像，正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。因此，研究流媒体环境下的H.264视频水印具有积极的意义。

传统的视频水印技术，例如基于DCT变换的视频水印技术，都是在变换域中嵌入数字水印，水印嵌入算法的复杂度较高，一般不能满足流媒体的实时性的要求，并不能直接应用于流媒体中。

基于运动矢量的H.264视频水印由于只需解码视频编码的一部分，水印嵌入所需的时间比较少，并且水印嵌入过程中运算量很少，可以满足流媒体环境下对数字水印的实时性要求。但是，现有的基于运动矢量的H.264视频水印技术，应用于三网融合以后的流媒体环境下进行盗版追踪，还存在如下一些问题：

1.流媒体下的盗版追踪水印一般不能事先将用户信息嵌入视频，而需要根据用户的请求，实时的将用户信息嵌入流媒体视频，即水印嵌入的时间不能过长，否则会影响用户对视频的观赏效果。

2.在流媒体环境里，视频重新解码和编码是很常见的操作，而H.264视频编码在运动估计部分提供了多种估计算法，例如菱形法DS和六边形法HEXBS等。应用这些算法得出的关于视频帧的宏块划分和运动矢量的值，很多时候都存在差异，而将运动矢量作为水印载体嵌入水印后，由于载体本身发生了改变，导致嵌入其中的水印信息丢失。

3.流媒体提供商为了能够满足不同的用户需求，一般会提供多种模式的视频供用户选择，并且三网融合以后，不同的网络提供的视频内容也有很大的不同。对于高清视频，按一般方法修改视频帧的运动矢量往往会导致某些细节部分失真；而对于那些低画质视频，往往可以嵌入水印的宏块数量比较少。

4.流媒体环境下的视频是采取网络方式传输，传输过程中由于网络的不稳定性，视频中的某些帧可能被丢弃，而如果这些视频帧中含有水印信息，那么被丢弃后便不能再提取出水印信息。

5.为了能够标示用户的具体信息，实现盗版追踪，水印的容量必须足够大。目前的运动矢量水印都只能嵌入1bit的水印信息，而一个视频帧中，适合嵌入水印的运动矢量是有限制的，一般水印方法的水印容量达不到要求。

发明内容

技术问题：

本发明提出了一种适用于流媒体环境的盗版追踪水印方法，解决了传统的H.264视频数字水印因为水印嵌入时间过长，不能根据视频内容自适应的选择水印嵌入位置，不适用于网络传输环境等原因，而不能直接用于H.264流媒体视频的问题。

技术方案：

本发明的方法在水印嵌入前先对视频进行分段处理，然后根据流媒体视频内容，选取合适的宏块嵌入水印，每个宏块的运动矢量嵌入2bit的水印信息。

参数定义：

1、如果B帧的某个宏块含有多个运动矢量，则把运动幅值最大的运动矢量称为该宏块的运动矢量。

2、宏块的运动矢量用向量表示为：（V_x,V_y），其中V_x是水平分量，V_y是垂直分量。

3、运动矢量幅值计算公式：                                                =。      

4、高清视频是指1280×720分辨率以上的视频，低画质视频是指分辨率480×360以下的视频，其余为普通视频。

具体方法流程：

1用户信息预处理：