无帧内误差漂移的h.264/avc压缩域鲁棒视频水印嵌入及提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种视频水印技术，尤其是涉及一种无帧内误差漂移的H. 264/AVC压 缩域鲁棒视频水印嵌入及提取方法。
【背景技术】
[0002] 随着网络和多媒体技术的飞速发展，视频的传输和处理等操作变得越来越容易。 如何保护视频所有者的合法权益，成为一个亟待解决的问题。视频水印技术是解决这一问 题的有效手段。视频数据量庞大，通常是以压缩的形式进行存储和传输的，而传统视频水 印算法需要完全解码出原始视频才能进行水印的嵌入和检测，不适用于压缩视频。在压缩 域中嵌入水印主要有两类方法，第一类是联合编码的压缩域水印方法，这类方法可以在闭 环回路加入水印，不会造成误差漂移，视频质量好，但是当这类方法应用于压缩视频流时， 需要完全解码出原始视频再联合编码嵌入水印，复杂度极高；第二类是基于视频流的压缩 域水印方法，这类方法避免了复杂的编码过程，计算复杂度低，但是只能在开环回路嵌入水 印，含水印的重建值会对后续块的重建产生预测误差，造成误差漂移。依据对误差漂移的处 理方式将这类方法分为3类型，第1类型是不考虑误差漂移问题，直接嵌入水印，实时性好， 但是由于没有考虑误差漂移问题，因此视频质量难以得到保证；第2类型是对误差漂移进 行补偿，增加了计算复杂度，该类已有的方法鲁棒性能差且大部分是可检测而不可读方案， 不适用于一些需要提取水印的应用场合；第3类型是巧妙限制或者避免误差漂移，实时性 强且视频质量好，但是已有的水印方法鲁棒性欠佳。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种无帧内误差漂移的H. 264/AVC压缩域鲁 棒视频水印嵌入及提取方法，其在保证视频质量的前提下，能够有效地降低计算复杂度，且 提尚鲁棒性。
[0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无帧内误差漂移的H. 264/ AVC压缩域鲁棒视频水印嵌入方法，其特征在于包括以下步骤：
[0005] ①-1、在水印嵌入端，将符合H. 264/AVC标准的待处理视频流定义为目标视频流， 记为 Test. 264 ;
[0006] ①-2、对待嵌入的水印信息用密钥1?^1置乱加密后得到加密水印信息，记为M，M =Im1, m2,…，Iv1, mj，其中，η表示M的总比特数，mp m2、mn_JP m n对应表示M中的第1个 比特、第2个比特、第n-1个比特和第η个比特；
[0007] ①-3、以帧为单位解析目标视频流Test. 264,将目标视频流Test. 264中当前待解 析的帧定义为当前帧；
[0008] ①-4、如果当前帧为I帧，则令Sw表示当前帧中已嵌入的水印的总比特数，然后执 行步骤①-5,其中，S w的初始值为0 ;如果当前帧为P帧或B帧，则对当前帧不进行水印嵌 入操作，然后执行步骤①-10;
[0009] ①-5、以片为单位解析当前帧，将当前帧中当前待解析的片定义为当前片；
[0010] ①-6、依序解析当前片中的每个以帧内预测模式编码的宏块，将当前片中当前解 析出的以帧内预测模式编码的宏块定义为当前宏块；
[0011] ①-7、如果当前宏块采用的预测编码模式为Intra_16X 16,则对当前宏块不进行 水印嵌入操作，然后执行步骤①-8 ;
[0012] 如果当前宏块采用的预测编码模式为Intra_4X4,则解析出当前宏块中的每个 4X4子块的残差系数矩阵，将当前宏块中的第k个4X4子块的残差系数矩阵中下标为 (i，j)处的残差系数记为<(/../_)，并统计当前宏块中的每个4X4子块的残差系数矩阵中 的非零残差系数的个数，将当前宏块中的第k个4X 4子块的残差系数矩阵中的非零残差系 数的个数记为MVZf，且将当前宏块在当前帧中的序号记为MB_AddreSS，其中，k的初始值 为1，1彡k彡16,1彡i彡4, 1彡j彡4 ;然后执行以下步骤：
[0013] ①_7a、将当前宏块中当前正在处理的第k个4X4子块定义为当前子块；
[0014] ①_7b、判断iWZf是否小于当前帧的嵌入阈值T或者5"是否大于或等于100,如 果是，则对当前子块不进行水印嵌入操作，然后对当前子块的残差系数矩阵重新进行熵编 码，再执行步骤①-7c;
[0015] 否则，将当前子块所在的8X8子块在当前宏块中的序号记为比，将当前子块在 其所在的8X8子块中的序号记为b 4;然后将MB_Address、b 8和b 4作为当前子块的水印边 信息，并根据MB_Address、b8、b4和密钥key 2，从两个不会造成帧内误差漂移的4X4水印 模板1和W 2中动态选择一个水印模板作为最终的嵌入水印模板，将最终的嵌入水印模板 记为W，
【主权项】
1. 一种无帧内误差漂移的H. 264/AVC压缩域鲁棒视频水印嵌入方法，其特征在于包括 以下步骤： ①-1、在水印嵌入端，将符合H. 264/AVC标准的待处理视频流定义为目标视频流，记为Test. 264 ； ①-2、对待嵌入的水印信息用密钥1?^1置乱加密后得到加密水印信息，记为M，M= {nii，m2，…，iVi,mn}，其中，n表示M的总比特数，m2、iVi和mW应表示M中的第1个比 特、第2个比特、第n-1个比特和第n个比特； ①-3、以帧为单位解析目标视频流Test. 264,将目标视频流Test. 264中当前待解析的 帧定义为当前帧； ①-4、如果当前帧为I帧，则令Sw表示当前帧中已嵌入的水印的总比特数，然后执行步 骤①-5,其中，Sw的初始值为0 ;如果当前帧为P帧或B帧，则对当前帧不进行水印嵌入操 作，然后执行步骤①-10; ①-5、以片为单位解析当前帧，将当前帧中当前待解析的片定义为当前片； ①-6、依序解析当前片中的每个以帧内预测模式编码的宏块，将当前片中当前解析出 的以帧内预测模式编码的宏块定义为当前宏块； ①-7、如果当前宏块采用的预测编码模式为Intra_16X16,则对当前宏块不进行水印 嵌入操作，然后执行步骤①-8 ; 如果当前宏块采用的预测编码模式为Intra_4X4,则解析出当前宏块中的每个4X4 子块的残差系数矩阵，将当前宏块中的第k个4X4子块的残差系数矩阵中下标为（i，j) 处的残差系数记为<(>,./)，并统计当前宏块中的每个4X4子块的残差系数矩阵中的非零 残差系数的个数，将当前宏块中的第k个4X4子块的残差系数矩阵中的非零残差系数的 个数记为7WZ〗，且将当前宏块在当前帧中的序号记为MB_AddreSS，其中，k的初始值为1， 1彡k彡16,1彡i彡4, 1彡j彡4 ;然后执行以下步骤： ①_7a、将当前宏块中当前正在处理的第k个4X4子块定义为当前子块； ①-7b、判断MVZf是否小于当前帧的嵌入阈值T或者5"是否大于或等于100,如果是， 则对当前子块不进行水印嵌入操作，然后对当前子块的残差系数矩阵重新进行熵编码，再 执行步骤①-7c; 否则，将当前子块所在的8X8子块在当前宏块中的序号记为匕，将当前子块在其所 在的8X8子块中的序号记为b4;然后将MB_AddreSS、b8和b4作为当前子块的水印边信 息，并根据MB_Address、b8、b4和密钥key2，从两个不会造成帧内误差漂移的4X4水印模 板1和W2中动态选择一个水印模板作为最终的嵌入水印模板，将最终的嵌入水印模板记 为W，
其中，f()为选择函数；接着假设M中 当前待嵌入当前子块中的比特为第P个比特，则将M中的第p个比特mp嵌入当前子块 中，将当前子块嵌入水印后的残差系数矩阵中下标为（i，j)处的残差系数记为<" (/_，./)， <".(/,./) = <(/,./)+ZVW(/,./)，其中，