[发明专利]基于帧间DCT系数相关性的视频水印嵌入和提取方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于帧间DCT系数相关性的视频水印嵌入和提取方法，包括，视频水印嵌入方法，步骤为：读取原始宿主视频，从原始宿主视频中提取出原始宿主视频的亮度分量；将亮度分量的每一帧分为互不重叠的图像块，计算所有帧的运动块比率，提取嵌入帧和参考帧；对当前嵌入帧及其参考帧的图像块进行DCT变换，计算嵌入帧和参考帧的同一位置DCT块中的系数差，调制系数差，在所有嵌入帧中嵌入水印图像，得到含水印帧；将所有含水印帧和其他不含水印的视频帧拼接，得到含水印视频；视频水印提取方法，步骤为：读取含水印视频，从中提取出含水印亮度分量；根据含水印帧的位置，提取出含水印帧和参考帧；对含水印帧及其参考帧的图像块进行DCT变换，根据含水印帧和参考帧的同一位置DCT块中的系数差，得到水印图像，使用投票策略得到最终的水印图像。基于视频帧间的相关性，利用相邻低运动帧系数的差值相对稳定的性质，具有更好的不可感知性和鲁棒性，可有效保护视频的版权。

技术领域

本发明属于数字视频水印领域，具体涉及基于帧间离散余弦变换(DiscreteCosine Transform,DCT)系数相关性的视频水印嵌入和提取方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着互联网和多媒体技术的发展，视频与人们的生活越来越紧密，同时，视频获取方式的拓宽使得视频的盗版问题也越来越严重。为保护视频版权，视频水印技术通过将版权信息(即水印)以不可见的形式嵌入视频中，在发生版权纠纷时，提取视频中的水印证明版权所有。然而，目前的视频水印在不可感知性和鲁棒性方面仍有不足，性能有待进一步提高。

DCT有良好的能量集中性和计算复杂度低的快速算法，被广泛应用于视频水印中，目前的基于DCT的视频水印大多都是将视频分成的单独帧看作图像，基于帧内的特征修改其DCT系数嵌入水印。

H.J.Ko，C.T.Huang，G.Horng，S.J.Wang，2019年在Information Science上发表的论文“Robust and blind image watermarking in DCT domain using inter-blockcoefficient correlation”和S.A.Parah，J.A.Sheikh，N.A.Loan，2016年在DigitalSignal Processing上发表的论文“Robust and blind watermarking technique in DCTdomain using inter-block coefficient differencing”提出了基于块间系数相关性的水印方法。然而，对于视频而言，视频帧间的系数相关性高于块间的系数相关性，现有方法没有有效地利用视频的相关性。因此，如何利用视频的相关性嵌入水印，是提升视频水印的不可感知性和鲁棒性所需解决的问题之一。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明为了提高视频水印的不可感知性和鲁棒性，利用视频本身存在的相关性，提供了基于帧间DCT系数相关性的视频水印嵌入和提取方法，通过修改或判定相邻两帧中前一帧的DCT系数实现嵌入或提取水印。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

本公开的第一方面，提供基于帧间DCT系数相关性的视频水印嵌入和提取方法，包括：

视频水印嵌入方法，步骤为：

读取原始宿主视频，从原始宿主视频中提取出原始宿主视频的亮度分量；

将亮度分量的每一帧分为互不重叠的图像块，计算所有帧的运动块比率，提取嵌入帧和参考帧；

对当前嵌入帧及其参考帧的图像块进行DCT变换，计算嵌入帧和参考帧的同一位置DCT块中的系数差，调制系数差，在所有嵌入帧中嵌入水印图像，得到含水印帧；

将所有含水印帧和其他不含水印的视频帧拼接，得到含水印视频；