[发明专利]基于灰色理论和均匀谱理论的AVS视频水印方法

说明书

技术领域

本发明属于多媒体信息处理领域，涉及AVS(Audio and Video Coding Standard of China)国家音视频编码标准的数字视频水印方法，可用于AVS的数字多媒体产品版权保护。

背景技术

视频水印技术作为数字视频数据的版权保护方法具有重要的商业价值，是当前水印技术研究方向中的热点和难点。视频数据规模庞大，视频水印方法要满足实时性、恒定比特率等要求，不同于图像水印方法，还存在针对视频序列的特有攻击，成熟的图像水印方法无法直接移植。现有的视频水印相关文献有：

[1]Maneli Noorkami，Russell M.Mersereau，Compressed-Domain Video Watermarkingfor H.264，IEEE International Conference on Image Processing 2005，2：890-893.利用视频I帧宏块中相邻4×4块DC分量之间的差异作为密钥，随机选择宏块中的量化系数作为水印嵌入点，每个宏块中仅嵌入一位水印，方法容量较小，鲁棒性待提高。

[2]Huang Liang，Research on the MPEG-2 Video Watermarking Scheme Based on SpreadSpectrum Technology，IEEE International Conference on Computer Engineering andTechnology，2009，2：408-411.对水印进行扩频处理，在视频色度块的直流系数上嵌入水印，嵌入容量小，无法满足以灰度图像、彩色图像为水印的发展趋势。

[3]Jianquan Xie，Chunhua Yang，Dazu Huang2，Duosi Xie，A Large Capacity BlindInformation Hiding Algorithm，Proceedings of the International Symposium on ElectronicCommerce and Security，2008，130：934-937.提出了对整幅图像进行均匀谱处理后，在DCT系数上嵌入水印，方法增加了水印的嵌入容量和透明性，然而视频数据量庞大，实时性要求强，该方法不能直接应用于视频水印。

数字音视频产业是我国信息产业的三大组成部分之一，困扰我国多媒体业务的一个核心问题就是知识产权问题，为此国家信息产业部科学技术司于2002年6月批准成立了数字音视频编解码技术标准工作组，着力制定国家音视频编码标准AVS，目的是为迅速发展的无线网络与手机等移动设备提供视频编解码规范和标准，应用范围包括交互存储媒体宽带视频业务、多媒体邮件、分组网络的多媒体业务、远程视频监控、视频会议、可视电话等。现有的视频水印方法大都面向MPEG标准，面向AVS的视频水印方法研究刚刚起步，本发明致力于面向AVS的视频水印方法研究。

发明内容

本发明的目的在于克服上述方法的不足，填补面向AVS视频水印方法的空白，提出了一种基于灰色理论和均匀谱理论的AVS视频水印方法，以扩大水印嵌入量、提高鲁棒性。

实现上述目的的技术方案包括水印嵌入和水印提取。

一.本发明的AVS视频水印嵌入方法，包括如下步骤：

(1)对灰度图像水印进行抽取处理，将水印信息量压缩至原信息量的3/4，并对抽取得到的图像灰度值进行二进制转换，得到二值水印信息w；

(2)利用AVS编码器对原始视频进行压缩编码，并抽取I帧视频；

(3)对抽取的I帧视频宏块亮度数据，按照AVS标准将每个宏块的4个8×8亮度块抽取出来，按照从左到右、自上而下的顺序排列，并依次编号为0、1、2、3；

(4)分别计算每个8×8像素块内像素的灰关联程度，对灰关联度最小的8×8亮度块进行均匀谱处理，并将该块在当前宏块的编号作为第一密钥key1保存，将均匀谱处理时用到的随机序列作为第二密钥key2保存；

(5)在均匀谱处理后的8×8亮度块的中低频量化系数上，按照奇偶调整的方法嵌入二值水印信息w；

(6)将嵌入二进制水印后的8×8亮度块逆均匀谱处理、变换、量化、熵编码，得到含水印视频流。

二.本发明的AVS视频水印提取方法，包括如下步骤：

1)利用AVS解码器对含水印AVS视频码流解码，并抽取I帧视频；

2)对抽取的I帧视频，在每个宏块的4个8×8亮度块中，按照第一密钥key1确定含水印的8×8亮度块；