[发明专利]一种基于运动估计的视频自恢复水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多媒体数字水印嵌入和检测方法，特别涉及一种基于运动估计的视频自恢复水印方法。

背景技术

现代数字多媒体技术的发展使人们可以轻易地实现多媒体数据的“无缝”修改；而互联网的发达又使得人们可以方便地传播和获取各类多媒体数据，使数字产品的侵权和内容篡改行为变得难以防范。因此，多媒体数据处理和网络通信技术在给人们带来好处和方便的同时，也在一定程度上降低了人们对媒体数据本身的信赖程度。所以，如何对信息进行有效认证和完整性保护是一个迫切需要解决的技术问题。

为了确保多媒体数据的可信度，一种通过验证数据信息的完整性、数据来源的可靠性以及数据的真实性来保护多媒体数据的技术——多媒体认证技术应运而生。虽然多媒体认证技术根源于密码学领域的文本信息认证技术，但是近年来却发展成了一个独立的新领域。数字水印是用来进行多媒体内容认证的主要方法之一。在使用数字水印方法的多媒体认证技术中，按照认证的程度可以分为篡改检测、篡改定位和篡改自恢复等几个层次类别。

篡改自恢复则是更有效的认证类型，在进行有效的篡改定位后，它能在不借助其它外界信息的前提下尽可能地对被篡改的宿主内容进行恢复，近似地重现其被篡改前的状态，有利于获得较为彻底的认证结果，甚至可能使被篡改的宿主媒体重新获得其使用价值。因此，近年来有许多研究对自恢复水印进行了探讨。为了恢复目标媒体，需要把目标媒体的内容通过一定的编码方法转换成水印信号，并嵌入到该宿主媒体中。在极端情况下，如果能从嵌入的水印中获取整个媒体的精确信息，则能完全恢复该媒体。一般来说，由于自恢复水印需要包含目标媒体的内容信息，所需的容量都比较大，嵌入水印后的宿主媒体视觉质量容易引入较大的失真；而减小自恢复水印数据量又容易使恢复媒体的质量达不到要求。所以必须在压缩目标媒体的内容以减小自恢复水印的数据量和保持足够的媒体恢复质量之间取得平衡。

目前对于静态图像自恢复水印已经有了一些技术。在静态图像领域中，产生自恢复水印的通常做法是将整个或部分图像压缩，把压缩后的信息作为水印信号嵌入到图像自身。通过减小自恢复水印的数据量，还能够更加灵活地分配其嵌入的位置，降低目标图像与相应的自恢复水印同时遭受篡改的概率，从而提高水印的安全性。如Fridrich等(参见Fridrich J，GoljanM.Images with self correcting capabilities.Proceedings of InternationalConference on Image Processing.Koke，Japan，1999：25228.)提出中低频DCT系数包含了图像块的主要内容信息，因此可以通过仅保留中低频DCT系数来限制自恢复水印的数据量。Lin等(参见Lin C Y，Chang S F.Semi-Fragile Watermarking for AuthenticationJPEG Visual Content.Proceedings of the SPIE International Conference on Securityand Watermarking of Multimedia Contents II，USA，January 2000，vol.3971.)提出先缩减图像的分辨率，再分块进行DCT变换和量化，以形成自恢复信息，该方法主要以损失恢复图像的分辨率来换取合适的水印数据量，所获得的恢复图像质量较低。Mohaddam等(参见Moghaddam B，Biermann H，Margaritis D.Defining Image Content with MultipleRegions-of-Interest.In：proceeding of IEEE Workshop on Content-Based Access ofImage and Video Libraries，June 1999.pp.89-93.)认为用户往往只对感兴趣区域(RegionOf Interest，ROI)的篡改要求定位和恢复，感兴趣区域是指图像中最能引起用户关注，最能表现图像主要内容的主要区域。据此任娟等(参见任娟，王蕴红，谭铁牛.基于感兴趣区域的图像认证与自恢复算法.自动化学报，2004，Vol.30(6)，pp.833-843.)等提出自恢复算法应该只关注目标图像的感兴趣区域，并把ROI水印嵌入到背景中，这样能较好的满足水印容量的限制。