[发明专利]一种面向移动终端的视频水印方法

权利要求书

1.一种面向移动终端的视频水印方法，其特征在于：利用DWT低频系数直方图形状的不变性，将水印嵌入至视频帧亮度分量DWT低频系数直方图形状内部，并对嵌入水印后的DWT低频系数进行规整；算法复杂度相对较低，能够移植到终端设备真机运行，具体包括以下几个步骤：

步骤A、解码H.264视频，获取待嵌水印的视频帧数据；

步骤B、采用Haar小波整体变换视频帧亮度分量，获取一层小波变换的DWT低频系数，选取所有DWT低频系数作系数直方图统计；

步骤C、选取24个DWT低频系数直方图统计区间，两两一组得12个分组，以二值水印量化每一个直方图分组，量化后的DWT低频系数作系数规整；

步骤D、嵌完水印，重新编码输出含水印的H.264视频；

步骤E、解码嵌入了水印的H.264视频，获取已嵌水印的视频帧数据；Haar小波整体变换已嵌水印的视频帧亮度分量，获取一层小波变换的DWT低频系数，对此DWT低频系数作直方图分布统计，根据统计区间的相对形状提取嵌入的水印信息；

采用音视频快速转换库FFMPEG和H.264编解码库X264实现步骤A，具体过程如下：

采用FFMPEG+X264构建视频水印嵌入、提取仿真程序；利用FFMPEG接口分析H.264视频文件，读取码流至包结构，初始化对应的解码器，借助解码器解码包结构的码流，最终得到待嵌水印的视频帧数据；

所述的步骤B具体包括以下步骤：

步骤B1、M×N待嵌水印视频帧亮度分量水平和竖直方向分别进行奇偶分离、提升小波变换获得DWT低频系数矩阵

步骤B2、求取所有DWT低频系数的均值Ave，以为统计区间，为间距，对DWT低频系数做直方图分布统计H(k)：

DWT(t)表示DWT低频系数数组，二维DWT低频系数矩阵DWT(x,y)转换为一维DWT低频系数数组DWT(t)，t∈[0,T]，T＝x·y，T为DWT低频系数数目，k∈[0,23]表示统计区间索引。

2.如权利要求1所述的面向移动终端的视频水印方法，其特征在于，

在DWT低频系数直方图区间内嵌入水印，且整体规整嵌入水印后的DWT低频系数，所述步骤C具体包括以下步骤：

步骤C1、步骤B中所得24个统计区间，每相邻两个统计区间划为一组，共得12个分组；R(i)定义为相邻两个统计区间内的统计量之比：

i表示该分组的分组索引，R(i)为该分组内相邻统计区间的统计量之比；

步骤C2、选取C1中的每一组，结合二进制水印，进行量化调制；通过改变DWT(x,y)的值，使得原来统计在某统计区间内的系数统计到其相邻的统计区间，以此改变H(k)的分布，最终每一组直方图分布都满足下式：

其中，N＝Delta+Entropy,Water[i]表示当前待嵌二进制水印位；Delta是人为设置的一个固定偏移值，表征直方图形状量化调制的程度；Entropy为表征当前帧DWT低频系数直方图形状的参数，通过下式求得；

式(4)中totalNum为统计入区间的DWT低频系数的总个数；在嵌入水印时，式(3)中的N是针对当前帧数据计算的，每在新的一帧数据中嵌入水印时，都得重新计算Entropy，而在提取水印时N取值固定为1；

步骤C3、整体规整嵌入水印的DWT低频系数，以防止DWT低频系数微小变化引起的系数直方图统计误差；直方图量化完成之后，将处于区间内的系数置为

步骤C4、将量化后的DWT低频系数与原始DWT高频系数组合，进行逆DWT变换，得到嵌入水印后视频帧数据。

3.如权利要求1所述的面向移动终端的视频水印方法，其特征在于，所述步骤D中X264依次编码嵌入水印后的视频帧至包结构，包结构混入视频码流；所有的视频帧全部混入视频码流之后，将视频码流写入本地视频文件。

4.如权利要求2所述的面向移动终端的视频水印方法，其特征在于，水印嵌入在视频帧DWT低频系数直方图形状内，根据恢复的视频帧DWT低频系数直方图统计可以获得先前嵌入的水印信息，所述步骤E具体包括以下步骤：

步骤E1、解码嵌入了水印的H.264视频，获取已嵌水印的视频帧数据；

步骤E2、与嵌入时对应，解码得到视频帧亮度分量；

步骤E3、利用步骤E2获取的视频帧亮度分量进行一层小波变换，对DWT低频系数，在内共24个统计区间进行直方图分布统计；相邻两个统计区间分为一组，共得到12组

其中，Ave为所有DWT低频系数的均值；H(2×i)、H(2×i+1)分别为第i个分组内相邻的两个统计区间的统计量；

步骤E4、依次获取步骤E3中12组数据中的一组，根据下式判断嵌入的水印位的比特值；

w表示提取出的二进制水印位；

若水印提取完成，则水印提取工作到此结束；

若水印未提取完全，则跳回至E2并继续往下执行。