一种用于视频版权保护的方法及装置与流程

本发明属于数字版权保护技术领域，具体涉及一种用于视频版权保护的方法及装置。

背景技术：

随着科技的发展和人类生活的不断进步，多媒体技术得到了越来越广泛的应用，多媒体(如视频、音频、图像、文本等)信息在我们的日常生活中也扮演着越来越重要的角色。由此，视频的产权保护渐渐成为人们研究的焦点。零水印作为一种不对原视频图像数据进行修改的新型数字水印技术得到了人们的广泛关注。但零水印技术目前发展还不够成熟，视频作为一种复杂的传播媒体其变化性很大，我们需要研究的地方还很多。

现代农业科普系列视频：现有的现代农业科普系列视频大多是高校和科研院所录制的讲座类视频，这些视频经过了专业的后期编辑，拍摄角度、光线及色彩都较为规范。视频主要有以下特征：1)视频亮度和饱和度的影响可以忽略，以色度为主，对于这类视频最适合借助颜色特征、通过计算颜色直方图差异来实现镜头分割。2)现代农业科普讲座类视频镜头变化大多是突变，但是也存在渐变效果，所以镜头边界检测方案需要能够同时检测突变和渐变。3)视频对象单一，主体只有农作物，且画面没有运动特征；绝大多视频以讲解为主，不配带字幕，故无需考虑字幕与分割的关系。4)画面无运动特征，摄像机录制视频时无剧烈变化，不会造成视频帧直方图的突变而造成误检。

数字水印技术：数字水印技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。

现有的水印技术中，视频镜头内的冗余信息过多，水印构造的效率低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是如何解决现有技术中视频镜头内的冗余信息过多，水印构造的效率低的问题。

针对以上技术问题，本发明提供了一种用于视频版权保护的方法，包括：

S1：采用聚类分析方法获取预设视频中的关键帧；

S2：采用离散余弦变换提取所述关键帧的特征值；

S3：对待嵌入至所述关键帧中的水印图像进行加密处理，生成水印密文；

S4：对所述关键帧的特征值和所述水印密文进行异或处理，生成用于标识所述预设视频的零水印，将所述零水印注册至数据库中。

可选地，所述步骤S1包括：

S11：读取所述预设视频中的每一帧图像，提取每一帧图像的特征向量；

S12：根据每一帧图像的特征向量，以相邻两帧间的图像的相似度为样本，在一维数据空间中进行聚类分析；

S13：采用ISODATA算法对所述预设视频中的每一帧图像进行动态聚类分析，其中，所述动态聚类分析中的阈值根据所述聚类分析确定；

S14：获取距所述动态聚类分析中的每一类的中心点最近的帧作为所述预设视频中的关键帧。

可选地，所述步骤S2包括：

S21：将所述关键帧按照亮度进行8×8的分块，对每一块进行8×8的二维离散余弦变换，获取每一块的DC系数；

S22：针对获取的DC系数进行Arnold映射置乱图像后，进行1×4的一维离散余弦变换，得到AC系数；

S23：根据AC系数提取所述关键帧的特征值。

可选地，所述步骤S3包括：

获取所述水印图像的二值图像，将所述二值图像扫描为一维二值序列，并对所述一维二值序列进行扩频处理；

采用Logistic映射生成二值混沌序列；

将所述二值混沌序列与扩频后的一维二值序列进行异或处理，生成所述水印密文。

另一方面，本发明还提供了一种用于视频版权保护的装置，包括：

获取模块，用于采用聚类分析方法获取预设视频中的关键帧；

提取模块，用于采用离散余弦变换提取所述关键帧的特征值；

水印加密模块，用于对待嵌入至所述关键帧中的水印图像进行加密处理，生成水印密文；

处理模块，用于对所述关键帧的特征值和所述水印密文进行异或处理，生成用于标识所述预设视频的零水印，将所述零水印注册至数据库中。

可选地，所述获取模块还用于：

读取所述预设视频中的每一帧图像，提取每一帧图像的特征向量；

根据每一帧图像的特征向量，以相邻两帧间的图像的相似度为样本，在一维数据空间中进行聚类分析；

采用ISODATA算法对所述预设视频中的每一帧图像进行动态聚类分析，其中，所述动态聚类分析中的阈值根据所述聚类分析确定；

获取距所述动态聚类分析中的每一类的中心点最近的帧作为所述预设视频中的关键帧。

可选地，所述提取模块还用于：

将所述关键帧按照亮度进行8×8的分块，对每一块进行8×8的二维离散余弦变换，获取每一块的DC系数；

针对获取的DC系数进行Arnold映射置乱图像后，进行1×4的一维离散余弦变换，得到AC系数；

根据AC系数提取所述关键帧的特征值。

可选地，所述水印加密模块还用于：

获取所述水印图像的二值图像，将所述二值图像扫描为一维二值序列，并对所述一维二值序列进行扩频处理；

采用Logistic映射生成二值混沌序列；

将所述二值混沌序列与扩频后的一维二值序列进行异或处理，生成所述水印密文。

本发明提供的用于视频版权保护的方法和装置中，该方法采用聚类分析方法获取关键帧，通过聚类分析得到动态聚类的阈值，可在已分割好的镜头中，根据其内容的变化程度，自适应地确定聚类所需的阈值，如关键帧的个数等，无需预定义任何阈值。然后采用动态的无监督聚类算法自动提取关键帧。这种方法很大程度的降低一个镜头内选取关键帧所表示信息的冗余度，从而提高视频中实现零水印方法的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的用于视频版权保护的方法的流程示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的用于视频版权保护的装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本实施例提供的用于视频版权保护的方法的流程示意图，参见图1，该方法包括：

S1：采用聚类分析方法获取预设视频中的关键帧；

S2：采用离散余弦变换提取所述关键帧的特征值；

S3：对待嵌入至所述关键帧中的水印图像进行加密处理，生成水印密文；

S4：对所述关键帧的特征值和所述水印密文进行异或处理，生成用于标识所述预设视频的零水印，将所述零水印注册至数据库中。

需要说明的是：零水印技术指的是，首先把表征图像特征的某种信息通过某种特定的算法提取出来，然后以某种规定的方式将作者的标识信息与该信息结合，形成一个注册的水印信息，最后将该水印信息注册到第三方的知识产权信息数据库中。由于零水印方案中的数字水印是注册到第三方的数字水印信息数据库中，而不是嵌入到数字媒体中，因此也就不存在数字媒体质量下降或水印量受限制等问题。

另一方面，当有数字载体作品需要作版权判定时，首先通过一定的算法方式提取待检测作品的特征量，然后将原作者的标识信息与提取出的作品特征量以原规定算法方式结合，得到一个新的水印信息，判断这个水印信息与第三方知识产权信息数据库中注册的水印信息的相似性，如果相似性极小，则认为待检测作品不是原注册过的作品，反之认为是原作者的作品。

本实施例所提供的方法是针对现代农业科普视频视频镜头内冗余信息较多、镜头间切换明显、视频关键帧提取不同于普通视频关键帧提取方法等特点提出的，用于实现现代农业科普系列视频的版权保护。研究了基于聚类的视频分割方法和数字水印后，在结合现代农业科普系列视频画面特点的基础上改进了零数字水印方法。改进后的方法不同于传统的零水印算法，避免了帧序号不连续以及镜头错误分割可能造成的关键帧选取不合适等问题，也解决了现有镜头聚类方法不适用于现代农业科普系列视频的问题，而且不同于传统的数字水印技术，零水印是一种不可见的数字水印，从而使得该视频版权保护方法更加具有针对性。

本实施例提供的用于视频版权保护的方法采用聚类分析方法获取关键帧，通过聚类分析得到动态聚类的阈值，可在已分割好的镜头中，根据其内容的变化程度，自适应地确定聚类所需的阈值，如关键帧的个数等，无需预定义任何阈值。然后采用动态的无监督聚类算法自动提取关键帧。这种方法很大程度的降低一个镜头内选取关键帧所表示信息的冗余度，从而提高视频中实现零水印方法的准确性。

进一步地，所述步骤S1包括：

S11：读取所述预设视频中的每一帧图像，提取每一帧图像的特征向量；

S12：根据每一帧图像的特征向量，以相邻两帧间的图像的相似度为样本，在一维数据空间中进行聚类分析；

S13：采用ISODATA算法对所述预设视频中的每一帧图像进行动态聚类分析，其中，所述动态聚类分析中的阈值根据所述聚类分析确定；

S14：获取距所述动态聚类分析中的每一类的中心点最近的帧作为所述预设视频中的关键帧。

进一步地，所述步骤S2包括：

S21：将所述关键帧按照亮度进行8×8的分块，对每一块进行8×8的二维离散余弦变换，获取每一块的DC系数；

S22：针对获取的DC系数进行Arnold映射置乱图像后，进行1×4的一维离散余弦变换，得到AC系数；

S23：根据AC系数提取所述关键帧的特征值。

进一步地，所述步骤S3包括：

获取所述水印图像的二值图像，将所述二值图像扫描为一维二值序列，并对所述一维二值序列进行扩频处理；

采用Logistic映射生成二值混沌序列；

将所述二值混沌序列与扩频后的一维二值序列进行异或处理，生成所述水印密文。

作为具体的实施例，该方法包括：

步骤1：视频中关键帧的提取，用于提取视频中的关键帧，在视频序列上进行镜头分割，再在镜头内部提取出代表镜头内容的关键帧。

步骤2：关键帧图像的处理，用于对视频中的关键帧分块，并进行二维DCT变换(离散余弦变换)，提取每一块的DC系数进行一维DCT变换。

步骤3：水印图像的加密，将水印图像经过加密后生成水印密文。

步骤4：零水印的构造，将水印密文同步骤2中提取出的特征值进行异或处理，形成零水印，注册到IPR数据库中。

该视频关键帧提取方法，用于提取现代农业科普系列视频中的关键帧，研究过该系列视频镜头内冗余信息较多、镜头间切换明显、视频关键帧提取不同于普通视频关键帧提取方法的特性后，根据其特性，先视频序列上进行镜头分割，再在镜头内部提取出代表镜头内容的关键帧。

该方法可以有效的适用于农业科普系列视频，在不修改原始视频的基础上能够克服已有的零水印构造算法的效率问题，并在提高视频水印鲁棒性的同时，抵挡住H.264、MPEG-4压缩，噪声供给，滤波，帧剪切等攻击。

能够有效解决农业科普系列视频镜头内冗余信息较多、镜头间切换明显、视频关键帧提取不同于普通视频关键帧提取方法，并且平衡传统视频数字水印嵌入时出现的水印鲁棒性和视频清晰度之间的矛盾，不更改任何视频数据。

改善了版权认证保护的方法，提高了算法的构造效率及准确性，能抵挡H.264、MPEG-4压缩，噪声供给，滤波，帧剪切等攻击。

另一方面，参见图2，本实施例提供了一种用于视频版权保护的装置20，包括获取模块21、提取模块22、水印加密模块23和处理模块24，其中，

获取模块21，用于采用聚类分析方法获取预设视频中的关键帧；

提取模块22，用于采用离散余弦变换提取所述关键帧的特征值；

水印加密模块23，用于对待嵌入至所述关键帧中的水印图像进行加密处理，生成水印密文；

处理模块24，用于对所述关键帧的特征值和所述水印密文进行异或处理，生成用于标识所述预设视频的零水印，将所述零水印注册至数据库中。

本发明提供的用于视频版权保护的装置中，采用聚类分析方法获取关键帧，通过聚类分析得到动态聚类的阈值，可在已分割好的镜头中，根据其内容的变化程度，自适应地确定聚类所需的阈值，如关键帧的个数等，无需预定义任何阈值。然后采用动态的无监督聚类算法自动提取关键帧。这种方法很大程度的降低一个镜头内选取关键帧所表示信息的冗余度，从而提高视频中实现零水印方法的准确性。

进一步地，所述获取模块还用于：

读取所述预设视频中的每一帧图像，提取每一帧图像的特征向量；

根据每一帧图像的特征向量，以相邻两帧间的图像的相似度为样本，在一维数据空间中进行聚类分析；

采用ISODATA算法对所述预设视频中的每一帧图像进行动态聚类分析，其中，所述动态聚类分析中的阈值根据所述聚类分析确定；

获取距所述动态聚类分析中的每一类的中心点最近的帧作为所述预设视频中的关键帧。

进一步地，所述提取模块还用于：

将所述关键帧按照亮度进行8×8的分块，对每一块进行8×8的二维离散余弦变换，获取每一块的DC系数；

针对获取的DC系数进行Arnold映射置乱图像后，进行1×4的一维离散余弦变换，得到AC系数；

根据AC系数提取所述关键帧的特征值。

进一步地，所述水印加密模块还用于：

获取所述水印图像的二值图像，将所述二值图像扫描为一维二值序列，并对所述一维二值序列进行扩频处理；

采用Logistic映射生成二值混沌序列；

将所述二值混沌序列与扩频后的一维二值序列进行异或处理，生成所述水印密文。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。