[发明专利]H.264中基于视频复杂度分析的鲁棒数字水印嵌入方法

摘要

本发明公开了一种H.264中基于视频复杂度分析的鲁棒数字水印嵌入方法，首先在图像复杂度分析的基础上，利用视频水印具有不同于图像水印的丰富的时间维度信息的特点，提出视频复杂度分析概念，选择具有高密度，复杂纹理、剧烈运动等特征的图像宏块作为特征宏块，由于人眼视觉系统不易察觉视频帧中这些特征区域的变化，在这些区域内嵌入水印信息，算法的透明性更高。基于视频复杂度分析，本发明提出在H.264帧内通过调整残差块分层DCT系数来嵌入水印信息，帧间通过调整“十字区域”宏块的运动矢量来完成标识信息嵌入的混合鲁棒水印算法，有效缓解视频质量与水印算法鲁棒性之间的矛盾。

主权项

H.264中基于视频复杂度分析的鲁棒数字水印嵌入方法，在进行H.264编码操作的数字视频中，数字视频包含多帧图像，每帧图像在H.264编码操作时被分解成多个宏块，每个宏块再次被按4×4分解成16个子块，其特征在于：包括以下步骤：（1）求得宏块的图像复杂度：将数字视频每帧图像中每个宏块的各个子块进行DCT变换后再进行zigzag扫描，得到每帧图像中每个宏块的各个子块的DC系数、AC系数，根据每帧图像中每个宏块的各个子块的DC系数计算得到每帧图像中每个宏块的图像复杂度；（2）求得宏块的像素变化速率均方差：根据数字视频每帧图像中每个宏块各个子块的像素变化速率，计算得到每帧图像中每个宏块的像素变化速率均方差，所述像素变化速率指单位时间内相同位置上像素的变化量；（3）确定特征宏块：根据经验分别设定数字视频图像复杂度和像素变化速率均方差的阈值，将如步骤（1）、（2）得到的数字视频每帧图像中每个宏块的图像复杂度、像素变化速率均方差分别与对应的阈值比较，如果其中一个宏块的图像复杂度、像素变化速率均方差中任意一个大于其对应的阈值，则认为该宏块视频复杂度高，选取该宏块为数字视频的特征宏块； （4）帧内嵌入水印：在特征宏块中，按与斜对角线平行的多个线条将子块的DCT系数划分为7个能量子带，选出中频AC系数所在的4个能量子带用于水印的嵌入，将4个能量子带的中频AC系数分为三组，比较每组中各个子块的中频AC系数的最大值和最小值，再对三组中频AC系数的最大值取最小后记为相对最大值，同时对三组中频AC系数的最小值取最大记为相对最小值，最后通过调制特征宏块中各个子块中频AC系数的大小来改变所述相对最大值和相对最小值的大小，进而完成水印的嵌入；（5）帧间嵌入水印：从特征宏块的16个子块中选取对角的两个子块，将选取的两个子块周围的子块分成水平和竖直方向两组，计算各子块运动矢量的模值后，得到水平和竖直方向两组子块运动矢量的模值，再分别找出每组中子块运动矢量模值的最大值与最小值，然后分别对两组运动矢量模值的最大值取最小，记为相对最大值，同时对两组运动矢量模值的最小值取最大记为相对最小值，相对最大值与相对最小值的差值记为比较差，相对最大值与比较差的差值记为比较最大值，比较差与相对最小值的差值记为比较最小值，通过加权视频复杂度并选取合适的阈值确定嵌入点子块运动矢量的模值来改变比较差、比较最大值和比较最小值之间的大小，进而完成水印的嵌入。