视频数字水印嵌入方法及其装置的制作方法

专利名称：视频数字水印嵌入方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多媒体技术领域，尤其涉及一种数字水印嵌入方法及其装置。
背景技术：
随着信息产业的飞速发展和信息商品化的意识深入人心，数字化信息产品又面临着新的严峻挑战，即非法侵权盗版和恶意的篡改。为了解决这一由数字化自身所带来的难题，在国际上大多采用多媒体数字水印技术。
数字水印(Digital Watermark)技术是将与多媒体内容相关或不相关的一些标示信息直接嵌入多媒体内容当中，但不影响原内容的使用价值，并不容易被人的知觉系统觉察或注意到。通过这些隐藏在多媒体内容中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者，或者是否真实完整。数字水印技术不仅可以证明数字产品原创作者对其作品的所有权，也在视频监控领域广泛用于鉴别视频序列是否有被恶意的篡改和删除，从而可以有效的取证和起诉非法的侵权，因此成为保护信息产品安全的有效手段。
视频水印的技术一般分为前置式水印嵌入技术，内置式水印嵌入技术和后置式水印嵌入技术。前置式水印嵌入技术是将视频作为一组原始图像序列，将水印信息直接嵌入到每一帧图像中，形成含有水印信息的原始视频信息，然后由相应的视频压縮编码系统进行编码。典型的有针对MPEG4的小波域的水印算法、三维DFT (离散傅里叶变换)视频水印算法等。内置式水印嵌入技术是指水印嵌入算法和视频编码系统相结合，并内嵌于视频压縮编码器之中，利用编码过程中产生的信息实现水印信息的嵌入调制。典型的有Zhao-Koch算法，是对视频图像亮度信息经DCT变换和量化后，利用密钥控制，在每个DCT数据块中随机的选择三个系数，通过调整它们之间的关系嵌入一个比特的信息。后置式水印嵌入技术是直接将水印信息嵌入到已压縮编码形成的码流数据中，典型的有Langelaar算法和H&G算法。
虽然目前已有很多种数字水印嵌入算法，但都还有待改进。

发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种视频数字水印嵌入方法及 其装置，在对图像帧进行编码的过程中将水印信息嵌入。
为解决上述技术问题，本发明提供一种视频数字水印嵌入方法，包括 Al、获取视频图像帧的一个宏块；
Bl、根据预先设定的密钥掩码判断所述宏块是否有效，如果有效则执 行步骤C1，否则转向步骤A1，处理下一个宏块；
Cl、判断所述宏块是否有条件嵌入水印，如果是则执行步骤D1;
Dl、将预设的一个比特的水印信息嵌入到所述宏块中。
其中，图像帧优选为视频的I帧。
在一种实施例中，所述步骤B1中判断所述宏块是否有效包括
Bll、将预先设定的密钥掩码在图像帧中滑动，所述密钥掩码的位长 为16的整数倍且小于图像帧所包含的宏块数；
B12、根据图像帧中所述宏块所对应的密钥掩码的位标识判断所述宏 块是否有效。
所述步骤C1中，判断所述宏块是否有条件嵌入水印包括
Cll、统计所述宏块的4个亮度块中除去每个亮度块的第一行和第一 列的系数中大于或等于第一设定值的个数；
C12、判断所述个数是否大于或等于第二设定值，如果是则认为所述 宏块有条件嵌入水印，否则认为所述宏块没有条件嵌入水印。
在另一种实施例中，为使水印嵌入能够与编码同步，在进行水印嵌入 之前还包括以下步骤
判断图像帧是否为I帧，如果不是则直接进行编码，如果是则执行步 骤A1至D1。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种视频数字水印嵌入装置，包
括
第一密钥生成单元，用于生成所需要的密钥掩码； 水印生成单元，用于生成待嵌入的水印信息； 第一获取单元，用于获取视频图像帧的一个宏块； 第一判断单元，用于根据预先设定的密钥掩码判断所述宏块是否有 效，如果所述宏块无效则控制第一获取单元获取下一个宏块；
5第二判断单元，用于在所述宏块有效时判断所述宏块是否有条件嵌入
水印；
水印嵌入单元，用于在所述宏块有条件嵌入水印时将预设的一个比特 的水印信息嵌入到所述宏块中。
本发明同时还提供一种视频数字水印提取方法,包括 A2、获取视频图像帧的一个宏块；
B2、根据预先设定的密钥掩码判断所述宏块是否有效，如果有效则执 行步骤C2，否则转向步骤A2，处理下一个宏块；
C2、判断所述宏块是否有条件提取水印，如果是则执行步骤D2;
D2、从所述宏块中提取的一个比特的水印信息。
其中，在一种实施例中，所述步骤B2中判断所述宏块是否有效包括:
B21、将预先设定的密钥掩码在图像帧中滑动，所述密钥掩码的位长 为16的整数倍且小于图像帧所包含的宏块数；
B22、根据图像帧中所述宏块所对应的密钥掩码的位标识判断所述宏块 是否有效。
所述步骤C2中，判断所述宏块是否有条件提取水印包括
C21、统计所述宏块的4个亮度块中除去每个亮度块的第一行和第一 列的系数中大于或等于第一设定值的个数；
C22、判断所述个数是否大于或等于第二设定值，如果是则认为所述 宏块有条件提取水印，否则认为所述宏块没有条件提取水印。
在另一种实施例中，为使水印提取能够与解码同步，在进行水印提取 之前还包括以下步骤
判断图像帧是否为I帧，如果不是则不进行解码，跳过该图像帧去处 理下一个图像帧，如果是则对该图像帧进行解码，在解码图像帧的宏块层 时执行步骤A2至D2。
本发明同时还提供一种视频数字水印提取装置，包括
第二获取单元，用于获取视频图像帧的一个宏块；
第二密钥生成单元，用于生成所需要的密钥掩码；
第四判断单元，用于根据预先设定的密钥掩码判断宏块是否有效，如 果宏块无效时则控制第二获取单元接收下一个宏块；
第五判断单元，用于在宏块有效时判断宏块是否有条件提取水印；
水印提取单元，用于在宏块有条件提取水印时从所述宏块中提取的一 个比特的水印信息。本发明提出的数字水印嵌入方案在PSNR无明显下降的情况下具有较 好抗攻击能力，并可在多个I帧中连续地嵌入同一个或不同的数字水印信 息，并可以作为视频是否被篡改的依据。
为了能在多个I帧内连续地嵌入水印信息，本发明同时提供了同步方 案，使水印嵌入和编码同步，从而使得大容量水印信息可以在多帧连续的 存储。


图1为本发明一种水印嵌入实施例的结构示意图； 图2为本发明一种水印嵌入实施例的流程图； 图3为本发明另一种水印嵌入实施例的流程图； 图4为本发明一种水印提取实施例的结构示意图； 图5为本发明一种水印提取实施例的流程图； 图6为本发明另一种水印提取实施例的流程图。
具体实施例方式
下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。 实施例一
本实施例是在对图像进行编码的过程中将水印信息嵌入到图像帧中， 属于内置式水印嵌入。
本实施例可以基于AVS-P2标准或MPEG4标准，在编码端，视频编码 分为I， P， B帧三种类型，本实施例中，将水印信息优选嵌入到视频的I 帧中。首先需要进行的是初始化部分，在编码I帧之前，为了使水印算法 更好的实现同步，和拥有较好的抗干扰能力。当水印有多个字符时，需要 考虑水印的顺序和结束，因此可以先设定好水印信息u32 watermark[LEN+3]，其中watermark[O]标识别为首字符，可以为0x0000; 接着是需要嵌入长度为LEN*32位的水印信息，存储在watermark[l]到 watermark[LEN]中，即每个存储单元中存入一个32位的水印信息； watermark[LEN+l]存储前面LEN*32位的校验码，具体的校验方法可以灵 活选择；watermark[LEN+2]存储结束符号，可以为0xFFFF。这样做的目的 是在视频文件的部分片段中，可以提取嵌入的水印信息。比如在视频监控 领域，视频在何时存储可以是随机的或是人为的，要从所存储的视频中抽取出嵌入的水印信息，视频第一个I帧的第一个宏块存储的信息可能不是 水印的第一个字符的相关比特信息，这就要求有一种机制可以找到完整水 印的起始信息。当视频在网络中传输时，还可能出现误码，或帧的丢失， 这就要求我们提供水印的校验机制。因此本发明提出在需要嵌入的水印的
前后加上起始和结束符号，并加入校验码。在设置好水印watermark之后， 系统需要同时设定密钥掩码MASK，密钥掩码的使用，可以保证每个水印 采用不同的密钥掩码，或者不同使用者自己设置自己水印的密钥掩码 MASK，这样可增强水印算法的抗组合攻击能力。
请参考图l，数字水印嵌入装置包括第一获取单元ll、第一密钥生成 单元12、水印生成单元13、第一判断单元14、第二判断单元15和水印嵌 入单元16。第一获取单元11用于获取视频图像帧的一个宏块；第一密钥 生成单元12用于根据设置生成所需要的密钥掩码，密钥掩码可以每次不 同；水印生成单元13用于生成待嵌入的水印信息，水印信息也可以根据需 要而设定；第一判断单元14与第一密钥生成单元12相连，用于根据预先
设定的密钥掩码判断宏块是否有效，如果宏块无效则控制第一获取单元11 获取下一个宏块；第二判断单元15用于在第一判断单元14判断宏块有效
时判断宏块是否有条件嵌入水印；水印嵌入单元16与水印生成单元13相 连，用于在第二判断单元15判断宏块有条件嵌入水印时，将预设的一个比 特的水印信息嵌入到所述宏块中。
其中，在一具体实例中，所述第一判断单元14在判断宏块是否有效 时将预先设定的密钥掩码在图像帧中以密钥掩码的位长为步长进行滑动， 并根据宏块所对应的密钥掩码的位标识判断所述宏块是否有效，所述密钥 掩码的位长为16的整数倍且小于图像帧所包含的宏块数。
所述第二判断单元15在一具体实例中包括第一统计子单元和第一判 断子单元。第一统计子单元用于统计宏块的4个亮度块中除去每个亮度块 的第一行和第一列的系数中大于或等于第一设定值的个数，还用于査找出 4个亮度块中除去每个亮度块的第一行和第一列后的系数中最后一个绝对 值最大的系数；第一判断子单元用于判断所述个数是否大于或等于第二设 定值，如果是则认为宏块有条件嵌入水印，否则认为宏块没有条件嵌入水 印。
所述水印嵌入单元16用于将一个比特的水印信息嵌入到所述最后一 个绝对值最大的系数中，使所述最后一个绝对值最大的系数的最后一个比特位等于所述一个比特的水印信息。
在本实施例改进的实例中数字水印嵌入装置还包括第三判断单元17 ， 如图1所示，第三判断单元17用于在宏块不满足水印嵌入条件时和/或嵌 入一比特水印信息后判断水印是否嵌入完毕，如果没有，则控制第一获取 单元ll接收下一个宏块，否则结束。
基于上述数字水印嵌入装置的数字水印嵌入方法如图2所示，包括以 下步骤
步骤S21，在对图像帧进行编码时，第一获取单元获取图像帧的一个 新的宏块，准备插入一个比特信息的水印信息，然后执行步骤S22。
步骤S22，第一判断单元根据设定的密钥掩码MASK判断相应宏块是 否有效。具体方法是设定一个位长为MB—MASK—LEN的二进制密钥掩 码MASK[]，其位长MB_MASK_LEN为16的整数倍且小于图像帧所包含 的宏块数，密钥掩码MASK[]的每一位可标识当前对应块是否有效，在帧 内滑动这个密钥掩码，滑动的步长可以是位长MB—MASK—LEN，根据图 像帧中的当前宏块所对应的密钥掩码的位标志，可以判断出每个宏块是否 有效。如果有效则执行步骤S23，否则转向步骤S21，获取并处理下一个宏 块。
步骤S23，第二判断单元循环统计当前宏块的亮度块的系数块coeffs[] 中除去第一行和第一列后系数大于或等于第一设定值M的个数 num一valid一coeffs，艮卩num_valid_coeffs=num_valid_coeffs+D， 其中D为最 新统计亮度块的系数块coeffs[]中除去第一行和第一列后系数大于或等于 第一设定值M的个数，num—valid一coeffs为曾经统计过的亮度块的系数块 coeffs[]中除去第一行和第一列后系数大于或等于第一设定值M的个数的 累加值。其中M可根据需要设定，其理论值的范围在(0， 255)之间。在 本步骤中，第二判断单元在统计过程中还标记出上述系数中最后一个绝对 值最大的系数abs—max一coeff及其在宏块中的相对位置last—max一id,然后 执行步骤S24。绝对值最大的数可能不只一个的，例如， 一个宏块有4个 亮度块，在第一个亮度块中，绝对值最大的是a，第二个亮度块中，绝对值 最大的也可能是a。如果不指定最后一个绝对值最大的数，水印算法就不 知道到底修改第一个亮度块中的，还是第二个亮度块中的数，因此本实施 例中，要求的是最后一个绝对值最大的系数。步骤S24，第二判断单元判断当前宏块中的4个亮度块是否循环统计 完毕，如果不是，则执行步骤S23，检査下一个亮度块；如果4个亮度块 已经统计完毕，则执行步骤S25。
步骤S25，第二判断单元判断当前宏块是否有条件嵌入水印，如果是 则执行步骤S26,否则转向步骤S29。判断宏块是否有条件嵌入水印的一种 具体方法是判断大于或等于第一设定值M的系数个数imm—valid—coeffs 是否大于或等于第二设定值N，如果是则认为宏块有条件嵌入水印，否则 认为宏块没有条件嵌入水印。其中，第二设定值N可根据需要设定，其理 论值范围是[O, 256]。
步骤S26，在水印生成单元预设的水印中提取相应的一比特的水印信 息one—bit或由水印生成单元根据预设生成一比特的水印信息one—bit，然 后执行步骤S27和步骤S28，水印嵌入单元将一比特的水印信息one_bit嵌 入到最后一个绝对值最大的系数中最后一个比特位。
步骤S27，判断这一比特水印信息one—bit是否与所求出的最后一个绝 对值数最大的系数abs_maX—coff的最后一个比特位相等，如果相等则跳转 到步骤S29，否则执行步骤S28。
步骤S28，使最后一个绝对值最大的系数的最后一位与一比特水印信 息oneJ)it相等，正数加l，负数减l;表达式为
coeffs[last_max_id] += (coeffs[last一max一id] > 0) 1 :國l;
这样做的目的是使这个系数abs一max—coff的最后一个比特位与要嵌入 的一比特的数据相等，并且可以使该系数abs—max—coff保持仍是最后一个 绝对值最大的系数，以不影响后续的水印信息提取。
步骤S29，第三判断单元判断水印是否嵌入完毕，如果没有，则跳转 到步骤S21处理下一个宏块；如果水印嵌入完毕，则结束程序。
本实施例的步骤S23可与步骤S24的顺序调换，同样可达到本实施例 的效果。
本实施例在PSNR降低很少的情况下实现了水印信息嵌入， PSNR(Peak Signal to Noise Ratio),也就是峰值信噪比， 一种评价图像质量 的客观标准。PSNR值越大，图像质量越好。任何水印算法都会使PSNR 有不同程度的下降。 一个图像帧在编码时首先划分成很多条，这样做的目 的是在网络中传输时不至于因丢失图像的一小部分信息就导致图像不能解 压縮了，只要一个条带是完整的，那么这个条带就可以被解码出来。每个 条带又包含若干个宏块，也就是说一个图像划分成很多小块。本实施例从以下几个方面保证了 PSNR没有明显下降-
O对每个宏块只改变一个比特的数据信息。这表示信息的改变量占 整个宏块的信息是很小的。
2) 密钥机制的使用，表明不是一幅图像的所有宏块都用来嵌入水印， 也就是说有的宏块是不嵌入水印，这样也就保持了这些图像的原始信息。
3) 只有I帧嵌入水印。I帧一般只占整个视频的1/50。 本实施例采用灵活的密钥机制将一个比特的水印信息嵌入I帧的一个
宏块中。 一个宏块包含4个亮度块和2个色度块，为减少计算复杂度，将 水印只嵌入到4个8x8变换后的满足一定条件亮度块中，而2个色度块不 嵌入任何水印信息。为了增强水印算法的抗攻击能力，在4个8x8的亮度 块中寻找最后一个最大元素，改变该元素二进制下的最后一个比特位，使 其所嵌入的水印相应比特位相同。 实施例二
对于包含多个字符的水印，需要考虑水印嵌入过程中的同步，本实施 例在实施例一的基础上增加了同步控制，用于编码过程和水印信息嵌入的 同步。
本实施例的数字水印嵌入装置在实施例一的基础上还包括用于判断 图像帧是否为I帧的单元，如果是非I帧编码则不嵌入水印信息，直接对 该图像帧进行编码后处理下一帧图像。如果是I帧，则进入I帧编码过程， 在I帧编码过程中嵌入预先设定的水印。其控制流程如图3所示，包括以 下步骤
在水印嵌入端，首先设定要嵌入的水印信息和水印嵌入密钥，接着判 断是否结束编码，如果没有则按编码流程处理新的一帧图像。判断要处理 的图像帧是I帧编码还是非I帧编码;如果是非I帧编码则不嵌入水印信息， 直接编码后处理下一帧图像。如果是I帧，则进入I帧编码过程。I帧编码 过程分为条带层和宏块层两个处理环节，在编码宏块层时，经过预测、变 换和量化后，就可以进行水印的嵌入过程。水印嵌入方案可采用实施例一 中的方案。此后，将嵌入一比特水印的块，按熵编码流程编码后复用输出， 直到整个编码完成或编码被终止。
实施例三
本实施例提供一种与上述实施例对应的视频数字水印提取装置，包括 第二获取单元41、第二密钥生成单元42、第四判断单元43、第五判断单元44和水印提取单元45。第二获取单元41用于获取视频图像帧的一个宏 块，如果水印嵌入在I帧中，则相应的，水印提取时的图像帧也是I帧； 第二密钥生成单元42用于生成所需要的密钥掩码，为正确提取水印，水印 提取端的密钥掩码应与水印嵌入端的密钥掩码相同;第四判断单元43用于
根据预先设定的密钥掩码判断宏块是否有效，如果宏块无效时则控制第二 获取单元41接收下一个宏块；第五判断单元44用于在宏块有效时判断宏 块是否有条件提取水印;水印提取单元45用于在宏块有条件提取水印时从 所述宏块中提取的一个比特的水印信息。
其中，在一具体实例中，第四判断单元43在判断宏块是否有效时将 预先设定的密钥掩码在图像帧中以密钥掩码的位长为步长进行滑动，并根 据宏块所对应的密钥掩码的位标识判断所述宏块是否有效，所述密钥掩码 的位长为16的整数倍且小于图像帧所包含的宏块数。
第五判断单元44在一具体实例中包括第二统计子单元和第二判断子 单元。第二统计子单元用于统计宏块的4个亮度块中除去每个亮度块的第 一行和第一列的系数中大于或等于第一设定值的个数，同时还用于查找出 4个亮度块中除去每个亮度块的第一行和第一列后的系数中最后一个绝对 值最大的系数；第二判断子单元用于判断所述个数是否大于或等于第二设 定值，如果是则认为宏块有条件提取水印，否则认为宏块没有条件提取水 印。
水印提取单元45用于从所述最后一个绝对值最大的系数的最后一个 比特位提取一个比特的水印信息，可将提取的水印信息暂存在存储单元46 中。
在本实施例改进的实例中，数字水印提取装置还包括第六判断单元 47，如图4所示，第六判断单元47用于在第五判断单元44判断宏块不满
足水印提取条件和/或提取完一比特的水印信息后判断水印是否提取完毕， 如果没有，则控制第二获取单元41获取下一个宏块，否则结束。
基于上述数字水印提取装置的数字水印嵌入方法如图5所示，包括以 下步骤
步骤S51，在对图像帧进行解码时，第二获取单元获取图像帧的一个 新的宏块，准备提取一个比特的水印信息，然后执行步骤S52。
步骤S52，第四判断单元根据设定的密钥掩码MASK判断相应宏块是否 有效。具体方法是设定一个位长为MB MASK LEN的二进制密钥掩码MASK[]，其位长MB—MASK—LEN为16的整数倍且小于图像帧所包含的 宏块数，密钥掩码MASK[]的每一位可标识当前对应块是否有效，在帧内 滑动这个密钥掩码，滑动的步长可以是位长MB—MASK—LEN，从而可以 判断出每个宏块是否有效。如果有效则执行步骤S53，否则转向步骤S51， 处理下一个宏块。
步骤S53,第五判断单元循环统计当前宏块的亮度块的系数块coeffs[] 中除去第一行和第一列后系数大于或等于第一设定值M的个数 num—valid—coeffs ;并标记出上述系数中最后一个绝对值最大的系数 abs—max一coeff及其在宏块中的相对位置last—max一id，然后执行步骤S54。
步骤S54，第五判断单元判断当前宏块中的4个亮度块是否循环统计 完毕，如果不是，则执行步骤S53，检査下一个亮度块；如果4个亮度块 己经统计完毕，则执行步骤S55。
步骤S55，第五判断单元判断当前宏块是否满足嵌入提取的条件，如 果是则执行步骤S56，否则转向步骤S58。判断宏块是否满足提取水印的条 件的一种具体方法是判断大于或等于第一设定值M的系数个数 nUm_Valid_COeffS是否大于或等于第二设定值N，如果是则认为宏块有条件 提取水印，否则认为宏块没有条件提取水印。通常，水印提取条件和水印 嵌入过程中的水印嵌入条件相同。
步骤S56，从最后一个绝对值最大的系数的最后一个比特位提取水印 的一个比特信息，即最后一个绝对值最大的系数的最后一个比特位的值即 为一个比特的水印信息，表达式为
one_bit = coeffs[last_max—id] & 1;
步骤S57，存储提取出的一比特的水印信息，然后执行步骤S58。 步骤S58，判断水印信息是否提取完毕，如果没有，则跳转到步骤S51; 如果提取完毕，则结束。判断水印信息是否提取完毕的具体判断方法是 判断抽取出的一串水印中，是否其中包含正确的首字符，校验符，结束符， 并校验正确。
本实施例采用与水印嵌入方案相对应的方案，减少了算法的复杂度， 同时采用与水印嵌入时相同的密钥，提高了所提取的水印的准确性。 实施例四
本实施例在实施例三的基础上增加了同步控制，用于解码过程和水印信息提取的同步。
本实施例的数字水印提取装置在实施例三的基础上还包括用于判断 图像帧是否为I帧的单元，为了加快水印的提取速度，对非I帧的数据不 给予解码，因此如果图像帧为非I帧，则跳过不进行解码，直接跳到下一 帧进行判断，如果图像帧为I帧，则对图像帧进行解码并提取水印。其控 制流程如图6所示，包括以下步骤
在水印提取端，首先要求输入提取水印所需要的密钥。然后判断解码 是否结束，如果没有结束，则处理下一帧图像。因水印提取算法一般来说 不需要同时保持解码的过程，因此判断当前图像帧是否为I帧，如果不是， 则跳过不进行解码，直接处理下一帧图像。如果是I帧图像，则对I帧图 像进行解码。在I帧解码进入宏块层后，进行水印的提取，具体提取方案 可以和实施例三相同，在解码过程中，可以同时判断水印是否提取完毕， 如果根据校验位判断提取完毕后就可以及时的终止水印的提取过程，输出 水印，以加快水印的提取速度。需要注意的是，在提取水印的过程中，有 可能视频中不包含完整水印信息或根本不包含水印信息，这时需要给用户 以相关提示。
本发明除了可以应用于AVS-P2标准或MPEG4标准外，还可以经过变 换后应用于R264标准。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单 推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种视频数字水印嵌入方法，其特征在于包括A1、获取视频图像帧的一个宏块；B1、根据预先设定的密钥掩码判断所述宏块是否有效，如果有效则执行步骤C1，否则转向步骤A1，处理下一个宏块；C1、判断所述宏块是否有条件嵌入水印，如果是则执行步骤D1；D1、将预设的一个比特的水印信息嵌入到所述宏块中。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设水印包括开始、结束标识和校验码，在所述步骤Cl之后如果所述宏块没有条件嵌入水印或在步骤D1之后，还包括以下步骤El、判断水印是否嵌入完毕，如果没有，则转向步骤Al,处理下一个宏块；否则结束。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B1中判断所述宏块是否有效包括Bll、将预先设定的密钥掩码在图像帧中滑动，所述密钥掩码的位长为16的整数倍且小于图像帧所包含的宏块数；B12、根据图像帧中所述宏块所对应的密钥掩码的位标识判断所述宏块是否有效。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤Bll中，所述密钥掩码在图像帧中滑动时以密钥掩码的位长为步长进行滑动。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤Cl中，判断所述宏块是否有条件嵌入水印包括Cll、统计所述宏块的4个亮度块中除去每个亮度块的第一行和第一列的系数中大于或等于第一设定值的个数；C12、判断所述个数是否大于或等于第二设定值，如果是则认为所述宏块有条件嵌入水印，否则认为所述宏块没有条件嵌入水印。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤Cll中还包括查找出4个亮度块中除去每个亮度块的第一行和第一列后的系数中最后一个绝对值最大的系数；在步骤Dl中，将一个比特的水印信息嵌入到所述最后一个绝对值最大的系数中。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤D1中，将一个比特的水印信息嵌入到所述最后一个绝对值最大的系数中包括-使所述最后一个绝对值最大的系数的最后一个比特位等于所述一个比特的水印信息。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤Al中获取的图像帧是基于AVS-P2标准或MPEG4标准的I帧；在所述步骤Al之前还包括判断图像帧是否为I帧，如果不是则直接进行编码，如果是则执行步骤A1至D1。
9. 一种视频数字水印嵌入装置，其特征在于包括第一密钥生成单元，用于生成所需要的密钥掩码；水印生成单元，用于生成待嵌入的水印信息；第一获取单元，用于获取视频图像帧的一个宏块；第一判断单元，用于根据预先设定的密钥掩码判断所述宏块是否有效，如果所述宏块无效则控制第一获取单元获取下一个宏块；第二判断单元，用于在所述宏块有效时判断所述宏块是否有条件嵌入水印；水印嵌入单元，用于在所述宏块有条件嵌入水印时将预设的一个比特的水印信息嵌入到所述宏块中。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二判断单元包括:第一统计子单元，用于统计2述宏块的4个亮度块中除去每个亮度块的第一行和第一列的系数中大于或等于第一设定值的个数；第一判断子单元，用于判断所述个数是否大于或等于第二设定值，如果是则认为所述宏块有条件嵌入水印，否则认为所述宏块没有条件嵌入水印。
全文摘要
本发明公开了一种视频数字水印嵌入的方法及其装置，包括A1.获取视频图像帧的一个宏块；B1.根据预先设定的密钥掩码判断所述宏块是否有效，如果有效则执行步骤C1，否则转向步骤A1，处理下一个宏块；C1.判断所述宏块是否有条件嵌入水印，如果是则执行步骤D1；D1.将预设的一个比特的水印信息嵌入到所述宏块中。本发明提出的数字水印嵌入方案在PSNR无明显下降的情况下具有较好抗攻击能力，并可在多个I帧中连续地嵌入同一个或不同的数字水印信息，并可以作为视频是否被篡改的依据。
文档编号H04N7/26GK101651834SQ200910189920
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者袁誉乐, 勇 赵 申请人:北京大学深圳研究生院