p 的初始值为ia <p <n，N为一个整数，W(i，j) 表示W中下标为（i，j)处的水印；之后对当前子块嵌入水印后的残差系数矩阵进行熵编码， 并令Sw=Sw+1，p=P+1，其中，Sw=Sw+1和p=P+1中的"="为赋值符号；再执行步骤 ①-7C; ①-7c、令k=k+1，然后将当前宏块中下一个待处理的4X4子块作为当前子块，接着 返回步骤①_7b继续执行，直至当前宏块中的所有4X4子块处理完毕，完成当前宏块的水 印嵌入，再执行步骤①-8,其中，k=k+1中的"="为赋值符号； ①-8、将当前片中下一个解析出的以帧内预测模式编码的宏块作为当前宏块，然后返 回步骤①-7继续执行，直至当前片中的所有以帧内预测模式编码的宏块处理完毕，再执行 步骤①_9 ; ①-9、将当前帧中下一个待解析的片作为当前片，然后返回步骤①_6继续执行，直至 当前帧中的所有片处理完毕，再执行步骤①-10 ; ①-10、将目标视频流Test. 264中下一个待解析的帧作为当前帧，然后返回步骤①-4 继续执行，直至目标视频流Test. 264中的所有帧处理完毕，得到嵌有水印信息的H. 264/ AVC视频流，记为Testw. 264 ; ①-11、在水印嵌入端，将目标视频流Test. 264中的每帧中采用Intra_4X4预测编码 模式的宏块中的4X4子块的水印边信息、密钥key2及密钥keyi发送给水印提取端。
2. 根据权利要求1所述的无帧内误差漂移的H. 264/AVC压缩域鲁棒视频水印嵌入方 法，其特征在于所述的步骤①-7b中当前帧的嵌入阈值T的获取过程为： 如果当前帧为目标视频流Test. 264中的第1个I帧，则令T= ，其中，表示设定的 最低阈值； 如果当前帧为目标视频流Test. 264中除第1个I帧外的其它I帧，则T的确定过 程为：1)根据当前帧中的所有4X4子块各自的残差系数矩阵中的非零残差系数的个 数，统计当前帧中的非零残差系数的个数为NNZ的4X4子块的个数，记为a(NNZ)，其中， NNZG[〇, 16] ;2)令Sate)表示当前帧中的非零残差系数的个数大于或等于Q的4X4子块 的个数，
，其中，Q为大小在区间[〇, 16]内的整数变量；3)假设^为 当前帧的前1个I帧的嵌入阈值，则当心^ < 70时，直接令T=T1;当> 7〇时，使T的 值从16开始以1递减，直至等于，将满足条件70的最大的t的值作为T的最终取 值，若不存在满足条件Satt)彡70的T的值，则直接令T=T1;其中，表示当前帧中的 非零残差系数的个数大于或等于1。1(1的4X4子块的个数，T:表示设定的最低阈值，Satt)表 示当前帧中的非零残差系数的个数大于或等于T的4X4子块的个数。
3. 根据权利要求1或2所述的无帧内误差漂移的H. 264/AVC压缩域鲁棒视频水印嵌入 方法，其特征在于所述的步骤①-7b中取1
4. 根据权利要求3所述的无帧内误差漂移的H. 264/AVC压缩域鲁棒视频水印嵌入方 法，其特征在于所述的步骤①-7b中的N的获取过程为：当mp= 0时，使N的值从0开始以 1递增，将满足条件
的最小的N的值作为N的最终取值；当mp =1时，使N的值从0开始以1递减，将满足条件
'的最大的N 的值作为N的最终取值；其中，0为一个正整数。
5. 根据权利要求4所述的无帧内误差漂移的H. 264/AVC压缩域鲁棒视频水印嵌入方 法，其特征在于0的取值为：
6. 根据权利要求5所述的无帧内误差漂移的H.264/AVC压缩域鲁棒视频水 印嵌入方法，其特征在于所述的步骤①-7b中f(MB_Address,b8,b4,key2) = (MB_ Address?b8?b4?key2) % 2,其中，符号"?"为异或运算符，符号"％"为求余运算符。
7. -种与权利要求1所述的无帧内误差漂移的H. 264/AVC压缩域鲁棒视频水印嵌入方 法相应的提取方法，其特征在于包括以下步骤： ②-1、在水印提取端，将嵌有水印信息的H. 264/AVC视频流定义为目标视频流，记为Testw. 264 ； ②-2、以帧为单位解析目标视频流Testw. 264,将目标视频流Testw. 264中当前待解析 的帧定义为当前帧； ②-3、如果当前帧为I帧，则执行步骤②-4 ;如果当前帧为P帧或B帧，则对当前帧不 进行水印提取操作，然后执行步骤②-7 ; ②-4、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； ②-5、根据水印嵌入端发送的4X4子块的水印边信息，定位当前片中的水印嵌入位 置，然后解析出当前片中的所有嵌有水印的4X4子块各自的残差系数矩阵，接着从当前片 中的每个嵌有水印的4X4子块中提取出水印，再执行步骤②-6 ; 其中，对于当前片中的任一个嵌有水印的4X4子块的水印提取过程为： ②_5a、根据该4X4子块的水印边信息和密钥key2，从两个不会造成帧内误差漂移的 4X4水印模板11和12中动态选择一个水印模板作为最终的提取水印模板，将最终的提取 水印模板记为W'
，其中，f()为选择函数，MB_ Address,b8,b4为该4X4子块的水印边信息，MB_Address表示该4X4子块所在的宏块在当 前帧中的序号，138表不该4X4子块所在的8X8子块在该4X4子块所在的宏块中的序号， 比表不该4X4子块在其所在的8X8子块中的序号； ②_5b、令
然后判断#是否大于0,如果是，则从 该4X4子块中提取出水印比特0,否则，从该4X4子块中提取出水印比特1 ;其中， 1彡i彡4, 1彡j彡4，W'（i，j)表示W'中下标为（i，j)处的水印，R'c，w(i，j)表示该4X4 子块的残差系数矩阵中下标为（i，j)处的残差系数； ②-6、将当前帧中下一个待解析的片作为当前片，然后返回步骤②_5继续执行，直至 当前帧中的所有片处理完毕，再执行步骤②-7 ; ②-7、将目标视频流Testw. 264中下一个待解析的帧作为当前帧，然后返回步骤②-3 继续执行，直至目标视频流Testw. 264中的所有帧处理完毕，完成目标视频流Testw. 264中 嵌入的水印信息的提取； ②-8、将从目标视频流Testw. 264中提取出的水印信息记为M'，然后对M'用密钥keyi 解密后得到原始的水印信息。
8.根据权利要求7所述的无帧内误差漂移的H. 264/AVC压缩域鲁棒视频水印提取方 法，其特征在于所述的步骤②-5a中取
9.根据权利要求8所述的无帧内误差漂移的H.264/AVC压缩域鲁棒视频水 印提取方法，其特征在于所述的步骤②-5a中f (MB_Address, b8, b4, key2)=(MB_ Address ? b8? b4? key 2) % 2,其中，符号"?"为异或运算符，符号"％"为求余运算符。
【专利摘要】本发明公开了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，该视频水印嵌入方法通过解析出I帧中预测编码模式为Intra_4×4的宏块中非零残差系数的个数大于阈值的残差系数矩阵，再通过调制残差系数矩阵与相应水印模板之间的正负相关性，将水印嵌入在I帧中的预测编码模式为Intra_4×4的宏块中的4×4子块中；优点是降低了计算复杂度，且嵌入水印后的视频流码率变化保持稳定，既解决了误差漂移问题又进一步增加了压缩域视频水印的鲁棒性。
【IPC分类】H04N19-61, H04N19-467
【公开号】CN104581176
【申请号】CN201410828416
【发明人】李文锋, 蒋刚毅, 骆挺, 宋洋
【申请人】宁波大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日