专利名称：水印嵌入方法、水印提取方法和装置及系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及数字水印技术领域，尤其涉及水印嵌入方法、水印提取方法和 装置及系统。
背景技术：
随着计算机和网络技术的广泛应用，数字多媒体信息被大量使用并得以方 便快捷的传输。数字媒体的版权保护和防止数据信息泄露也是社会关注的一大 热点。传统加解密虽然能够通过控制用户接入和使用，能够有效的保护数字媒 体的版权。但是多媒体内容一旦解密，则无法控制解密后多媒体内容被非法使 用。近年来兴起的数字水印技术能够有效的解决这一问题。
数字视频水印是在视频中嵌入一个不可知的信号，通过提取这一信号，能 够实现版权保护、内容认证、盗版追踪等功能。视频内容由于其庞大的数据量， 一般都是以压缩格式进行存储和传输的，因此一个实用的视频水印方案必须能 够抵抗现有视频压缩处理对水印信号的破坏作用。视频压缩技术日新月异，压
缩效率越来越高，目前最新的H,264的压缩比率能够达到100:1。经过压缩后， 视频帧中的冗余数据^皮去除掉了，尤其是在帧间编码帧(包括前向帧间编码帧 P帧和双向帧间编码帧B帧)，由于采用高效的运动估计，能够有效的去除帧 与帧之间的时间冗余，这时，P帧和B帧视频内容经过压缩后，将变得更少。 现有技术提出了一种差分能量水印方法，其嵌入对象是MPEG压缩视频 码流中的帧内编码帧I帧分块组DCT高频系数能量关系或者是JPEG图像码 流中的分块组能量关系，后来在其改进方法中，将嵌入对象扩大到了 P帧分块 组能量关系。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺点
对于H.264和AVS这一类采用帧内预测编码的^L频编码标准来说，码流中 的I帧分块是帧内预测的残差，残差是消除帧内空间冗余后的剩余部分，其能 量相对原始视频来说是很小的，可以说越先进的视频编码中，这里的残差越小。
若把P帧和B帧看作是信道，嵌入到P帧和B帧中的水印信号看成是信号， 则对于水印信号来说，信道变成了残差信号，则信道由于压缩，带宽变窄了， 根据香农定理，这时信道容量将变小，这时整个通信系统能够传输的水印信息 量也将降低，甚至由于残差信号过小，无法承载水印信息，因此现有技术的视 频水印方案无法有效的解决视频压缩对水印信号的影响。
发明内容
本发明实施例提供一种水印嵌入方法、水印检测方法及装置，能够有效抵 抗一见频压缩。
一种水印嵌入方法，包括
将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带； 每个条带包括多个分块；
根据水印信息比特调整条带组的中高频系数，使所述条带组内的各条带间 的中高频能量大小关系符合预设的条件。
一种水印提取方法，包括
按照与水印嵌入时相同的条件，将原始视频帧的条带划分为多个条带组， 每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；
计算条带组内各条带的中高频能量；
比较条带组各条带的中高频能量的大小关系，根据所述中高频能量的大小 关系提取水印信息。
一种水印嵌入装置,包括
第一划分单元，用于将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组 包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；
调整单元，用于根据水印信息比特调整所述第一划分单元划分得到的条带 组的中高频系数，使所述条带组内的各条带间的中高频系数能量大小关系符合 预设的条件。
一种水印提取装置，包括
第二划分单元，用于按照与水印嵌入时相同的条件，将原始视频帧的条带
划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块； 计算单元，用于计算所述第二划分单元得到的条带组内各条带的中高频能
量；
提取单元，用于比较所述计算单元计算得到各条带的中高频能量的大小关 系，根据所述中高频能量的大小关系提取水印信息。
一种^L频水印系统，包4舌 水印嵌入装置，所述水印嵌入装置包括
第一划分单元，用于将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组 包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；
调整单元，用于根据水印信息比特调整所述第一划分单元划分得到的条带 组的中高频系数，使所述条带组内的各条带间的中高频系数能量大小关系符合 预^没的条件。或
水印提取装置，所述水印提取装置包括
第二划分单元，用于按照与水印嵌入时相同的条件，将原始视频帧的条带 划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；
计算单元，用于计算所述第二划分单元得到的条带组内各条带的中高频能
量；
提取单元，用于比较各条带的中高频能量的大小关系，根据所述中高频能 量的大小关系提取水印信息。
上述技术方案，通过在原始视频帧的条带组的能量中嵌入水印，由于原始 视频帧中的主要信息(如能量)在压缩前后变化很小，因此本发明实施例提供 的水印嵌入方法能够有效抵抗视频压缩带来的影响。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅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 出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的水印嵌入方法流程示意图； 图2为本发明实施例提供的水印提取方法流程示意图； 图3为本发明实施例提供的水印嵌入与提取方法的流程示意图； 图4为本发明实施例提供的水印嵌入装置； 图5为本发明提供的水印提取装置的结构示意图；
具体实施例方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造 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。
本发明实施例提出一种基于能量特征的鲁棒视频水印方案，以原始非压缩 视频帧中经过处理的条带的能量对为嵌入对象，能够在同一帧中鲁棒地嵌入多 比特信息，方案简单，具有较高的实用性，且具有很高的安全性。
图1为本发明实施例提供的水印嵌入方法流程示意图，包括
Sll、将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个 条带；每个条带包括多个分块；
若处理的视频为压缩视频，则先对其进行解压缩得到非压缩的原始视频, 原始视频包括多个条带，每个条带包括多个分块，将原始视频帧的连续两个条 带组成一个条带组，获得一系列的条带组。这里每个条带组包含了两个条带， 实际上也可以包括两个以上的，只是当视频帧的条带树木固定的时候，包含的 条带数目越多，划分的条带组数量越少，可以嵌入的水印比特也越少。
在AVS或H.264标准的视频中，对于分块或条带是有定义的，因此可以 采用定义的方式进行分块或分条带。本例提供一种条带划分方法如下以帧为 单位，对原始视频进行分块，将所有的分块组成若干条带，这里条带所含分块
数量是由预设参数决定，这里的预设参数必须保证随后产生条带组的个数大于
或等于水印的比特数；将连续两个条带组成一个条带组，获得一系列的条带组。
还可以在对原始视频进行分块后，以分块为单位根据安全信息进行置乱以 达到更好的嵌入效果，然后将置乱后视频帧中所有的分块组成若干条带。
S12、根据水印信息比特调整条带组的中高频系数，使所述条带组内的各 条带间的中高频能量大小关系符合预设的条件。
这里将水印信息转换成二进制数，按顺序将水印信息的每一比特嵌入到不 同的条带组内；嵌入时是才艮据水印信息比特调整条带组的中高频系数，使条带 组中两个条带的中高频能量大小关系符合预设的条件。
例如可以进行如下调整操作设条带组的两个条带为A和B，若当前水 印信息比特为1，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea大于等于Eb;若当 前水印信息比特为O,调整条带A和B的中高频系数，使得Ea小于Eb;或
若当前水印信息比特为0，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea大于 等于Eb;若当前水印信息比特为l，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea 小于Eb;
其中，Ea为条带A中所有分块的中高频能量之和，Eb为条带B中所有分 块的中高频能量之和。
若条带组包括三个条带ABC，则可以调整Ea与Eb，使得Ea与Eb满足 上面例举的条件；或调整Ea与Ec，使得Ea与Ec满足上面例举的相应条件； 或调整Ec与Eb，使得Ec与Eb满足上面例举的相应条件；只是在提取水印的 时候，也需要按照相同的规则调整条带组内的条带中高频系数。
若分块是经过置乱的，则在嵌入水印后，还需要对分块进行反置乱，获得 含水印的^L频。
图2为本发明实施例提供的水印提取方法流程示意图，包括
S21、按照与水印嵌入时相同的条件，将原始视频帧的条带划分为多个条 带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；
提取水印时，若视频为压缩视频,则对其进行解码得到非压缩的原始视 频。，以帧为单位，对原始视频进行分块；将置乱后的帧中一定数量的连续分
块系数组成条带，这里条带所含分块数量是由与嵌入时相同的参数决定；将连 续两个条带组成一个条带组。若嵌入水印时分块经过置乱，则这里还需要根据 相同的安全信息先以分块为单位对原始视频进行置乱，将置乱后视频帧中所有 的分块组成若干条带。
522、 计算条带组内各条带的中高频能量；
523、 比较条带组内各条带的中高频能量的大小关系，根据所述中高频能 量的大小关系提取水印信息。
本发明实施例通过选取原始视频帧中条带组的能量对作为水印嵌入域，由 于原始视频帧中的主要信息(如能量)在压缩前后变化很小，因此本发明的水 印信号能够有效抵抗视频压缩。
此外，在大部分应用环境下，码流中大部分帧是B帧，有少量的P帧和 更少的I帧，若只在I帧或只在I、 P帧中嵌入水印信号，现有是无法抵抗视频 压缩处理的。因为，含水印的视频再次进行压缩前，可能被进行帧级的编辑， 含水印的帧可能被删除，而这种编辑是非常常见；另外，再次编码时可能进行 帧率调整，这时含水印的帧也有可能被删除。而本发明实施例在同一视频帧中 能够嵌入的比特较多，因此能够多个视频帧内嵌入相同的多比特水印信号，即 使某一频或多频被删除，仍然能够正确提取水印，因此能够有效的抵抗传播过 程中所作的视频编辑
图3为本发明实施例提供的水印嵌入与提取方法的流程示意图 一、水印信号的嵌入
在本实施例中，水印信号是由用户ID产生，用户ID通过在指紋码本中映 射获得相应的指紋码，指紋码为一组0、 l序列，将指紋码映射为1、 -l序列， 具体实现如式(l)所示
y(i) = x(i) x 2 - 1;或y(i) = - x(i) x 2 + 1; (1) 若视频为压缩过的视频，则先对其进行解码，获得非压缩的原始视频，随
后以帧为单位进行如下操作
S301:将原始视频帧分成16x 16的分块；实际操作时，可以根据需要划
分成其他尺寸的分块，例如8x8分块等。
S302:以分块为单位，根据用户密码(对应于前面描述的安全信息)，进 行置乱；
S303:对分块做DCT变换(离散余弦变换)；
S304:根据预设的参数，将所有分块组成若干条带；
S305:将连续的两个条带(后称条带A和条带B)组成一个条带组；
S306:按顺序将水印信号中每一比特嵌入到不同的条带组内。
嵌入的方法包括
Al、若当前水印比特为1时，将条带A中部分分块或所有分块的中高频 系数调高，将条带B中部分分块或所有分块的中高频系数调低；
将条带A中部分分块或所有分块的中高频系数调高，例如，在条带A中 部分分块或所有分块的中高频系数上加入一个随机噪声，或将条带A中部分 分块火所有分块的中高频系数均乘于一个大于1的系数，例如将中高频系数调 整为原来的2倍，或者可以乘于一个大于1的系数同时再加上一个随机噪声， 只要达到将中高频系数值增大，即可；将条带B中部分分块或所有分块的中 高频系数调低，例如，将部分分块或所有分块的中高频系数置为0，或者将部 分分块或所有分块的中高频系数乘于一个小于1的系数，例如0.5，或者将部 分分块或所有分块的中高频系数统一减去预定的数值等；
A2、若当前水印比特为-l时，将条带A中部分分块或所有分块的中高频 系数调高，将条带B中部分分块或所有分块的中高频系数调低。中高频系数 调高或调低的方法与步骤Al类似。
当然相反的操作也是可以的，只是在提取时需要做相应的调整，以使嵌入 与4是取相匹配。
S307:将含水印的分块系数做IDCT变化；
S308:将分块反置乱得到含水印的视频帧。
二、水印信号的检测
若视频为压缩过的视频，则先对其进行解码，获得非压缩的原始视频，随 后以帧为单位进行如下操作
S309:将帧分成16 x 16的分块；
S310:以分块为单位，根据用户密码，进行置乱； S311:对分块做DCT变换；
也可采用DFT变换，只是在水印嵌入时，做系数调整时，要对应的将四 个象限的系数同时调整。
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才艮据与嵌入时相同的参数，将所有分块组成若干条带； 将连续的两个条带(后称条带A和B)组成一个条带组； 分别计算A和B条带的能量Ea和Eb,计算如下式(2)所示:
&=Z2 ￡服—u""(x，力2 "乂
其中w为每个条带包括的分块个数，Xm，乙表示中高频系数的起点坐标， Xh，n表示中高频系数的终点坐标，Ea表示条带A中各分块中高频系数能量 之和，Eb表示条带B中各分块中高频系数能量之和，5汰—^4—A《(x，;^表示条 带A中第n个分块的(x，y)点对应的DCT系数的平方，5汰—B—rf" (x，力2表示条 带A中第n个分块的(x，y)点对应的DCT系数的平方。
S315:比较A和B条带的能量，得到提取的指纟丈信息z(i)，比较过程如式 (3)所示
& (3)
其中化是4企测参数， 一般取大于等于1的数，4企测结果中，l和-l是可确 定比特，0是不可确定比特，这是由于含水印的视频可能受到共谋攻击，假设 有两个共谋样本，共谋样本中指统信号是不同的，这两个指紋信号在某个位置 上的比特， 一个为1，而另一个是-1，经过相加平均(共谋攻击)以后，共谋 样本的指紋信号在该位置上的比特检测结果为1和-1的概率都是50%。
如果嵌入时的水印是0、 l序列，而没有映射成l、 -l序列，那么比较A 和B条带的能量，得到提取的指紋信息z(i)所用的公式相当于公式(3 )取k=l， i口下式^斤示
<formula>formula see original document page 15</formula>
S316:根据提取的指紋信息，进行指紋检测。
这里可以4艮据不同的应用环境和应用要求对式(3)中的k进行调整，若 k取较小值时，则检测结果中不可确定比特将会比较少，当k取l时，检测结 果中不存在不可确定比特，这时虚警率会比较低，基本可以肯定检测得到的嫌 疑用户就是盗版者，但是对其他盗版者漏检率会升高；若k取较大的值时，则 检测结果中不可确定比特会增多，这时漏检率会非常低，可以肯定所有盗版者 都在检测得到的嫌疑用户中，但是会有虚警，也就是冲企测到的嫌疑用户中会有 无辜者。本实施例中k取3，取得了较好的效果，虚警率和漏检率都很低。
本实施例中，也可以不对用户ID进行指紋码映射，而对用户ID进行纠错 编码，纠错编码后得到0、 l序列。可以将0、 l序列映射为l、 -1，也可不做 映射，嵌入时与前面的方法类似，嵌入的方法可以包括若当前水印比特为1 时，将条带A中部分分块或所有分块的中高频系数调高，例如在条带A中所 有分块的中高频系数上加入一个随机噪声，将条带B中部分分块或所有分块 的中高频系数调低，例如将条带B中所有分块的中高频系数置为0;若当前水 印比特为0时，将条带A中部分分块或所有分块的中高频系数调低，例如将 条带A中所有分块的中高频系数置为0,将条带B中部分分块或所有分块的 中高频系数调高，例如，在条带B中所有分块的中高频系数上加入一个随机 噪声。当然相反的操作也是可以的，只是在提取时需要做相应的调整，以使嵌 入与提取相匹配。水印提取时，与前面相类似，只是在比较能量时k直接取l， 获得的提取结果1、 -1序列，进行纠检错后获得用户ID。这里的部分分块， 可以取所有分块中按照分块的中高频系数能量大小排序后，将能量较大的前一 部分(例如40%)分块用于调整其系数，提取水银的时候也按照相应的规则即 可。
本发明实施例通过选取原始视频帧中条带组的能量对作为水印嵌入域，由 于原始视频帧中的主要信息(如能量或灰度直方图等)在压缩前后变化很小， 因此本发明实施例的水印方法能够有效抵抗视频压缩，并且同 一帧中能够嵌入 相同的多比特信号，能够有效的抵抗传播过程中所作的视频编辑。同时，可以 将用户ID进行指紋码映射，获得具有抗共谋攻击能力的指紋码，并将其作为 水印信号嵌入视频中，检测水印时可以通过调节检测参数k，来适应实际应用 中对共谋检测的需要。
是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算 机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory, ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory, RAM)等。
图4为本发明实施例提供的水印嵌入装置，包括
第一划分单元41，用于将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条 带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；
调整单元42，用于根据水印信息比特调整所述第一划分单元41划分得到 的条带组的中高频系数，使所述条带组内的各条带间的中高频系数能量大小关 系符合预设的条件。
以条带组包括两个条带为例，设两个为条带A和条带B，要嵌入的水印 信息为0、 l序列，则所述调整单元42用于在当前水印信息比特为l时，调整 条带A和B的中高频系数，使得Ea大于等于Eb;在当前水印信息比特为0 时，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea小于Eb;或
用于在当前水印信息比特为0时，调整条带A和B的中高频系数，使得 Ea大于等于Eb;在当前水印信息比特为1时，调整条带A和B的中高频系数， 使得Ea小于Eb;
其中，Ea为条带A中部分分块或所有分块的中高频能量之和，Eb为条带 B中部分分块或所所有分块的中高频能量之和。
若需要对0、 1序列的水印信号进行映射之后获得要嵌入的1、 -l序列的
水印信息，则水印嵌入装置还包括
映射单元43，用于采用以下公式将O、 1序列的水印信号x(i)映射为1、 -l序列的水印信息y(i):
y(i) = x(i) x 2 - 1;或y(i) = - x(i) x 2 + 1;
i为水印信号比特顺序位数，即表示当前比特是水印信号比特序列中的第 几位。
由于水印信号被映射为l、 -l序列的水印信息，那么相应的嵌入水印信息 的方式有所改变。以条带组包括两个条带为例，设两个为条带A和条带B， 要嵌入的水印信息为1、 -l序列，则调整单元42用于在当前水印信息比特为1 时，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea大于等于Eb;在当前水印信息 比特为-l时，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea小于Eb;或
在当前水印信息比特为-1时，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea 大于等于Eb;在当前水印信息比特为1时，调整条带A和B的中高频系数， 使得Ea小于Eb。
调整单元42可以包括
判断子单元421 ，用于判断Ea和Eb应满足的大小关系；
第一调整子单元422，用于在所述判断子单元421判断需要使得Ea大于 等于Eb时，在条带A中所有分块的中高频系数上加入一个随机噪声，并将条 带B中所有分块的中高频系数置为0;
第二调整子单元423，用于用于在所述判断子单元421判断需要使得Ea 小于Eb时，将条带A中所有分块的中高频系数置为0，并在条带B中所有分 块的中高频系数上加入一个随机噪声。
相应地，本发明实施例还提供一种水印提取装置，如图5所示，包括
第二划分单元51,用于按照与水印嵌入时相同的条件，将原始视频帧的
条带划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分 块；
计算单元52，用于计算所述第二划分单元51得到的条带组内各条带的中 高频能量；
提取单元53,用于比较所述计算单元52计算得到的各条带的中高频能量 的大小关系，根据所述中高频能量的大小关系提取水印信息。
设所述条带组包括两个条带A和B,则所述提取单元用于根据下式提取 水印信息z(i):
z(i)=l，当Ea大于等于Eb时；
z(i) = 0，当Ea小于Eb时；
或用于根据下式提取水印信息z(i):
z(i) = 0，当Ea大于等于Eb时；
z(i)=l，当Ea小于Eb时；
其中，Ea为条带A中所有分块的中高频能量之和，Eb为条带B中所有分 块的中高频能量之和，i为水印信息比特顺序位数。
若嵌入时水印的序列为1、 -l序列，且所述条带组包括两个条带A和B， 则所述提取单元用于根据下式提取水印信息z(i):
<formula>formula see original document page 18</formula>其中，Ea为条带A中部分分块或所所有分块的中高频能量之和，Eb为条 带B中部分分块或所所有分块的中高频能量之和，i为水印信息比特顺序位数； k为大于等于1的检测参数。
本发明实施例提供的水印嵌入装置或水印提取装置，在实际应用中，两个
可以 一起与其他设备或装置组成系统，也可以各自与其他设备或装置组成系 统。
本发明实施例通过选取原始视频帧中条带组的能量对作为水印嵌入域，由 于原始视频帧中的主要信息(如能量)在压缩前后变化很小，因此本发明实施 例的水印嵌入装置执行的方法能够有效抵抗视频压缩，并且同 一帧中能够嵌入 相同的多比特信号，能够有效的抵抗传播过程中所作的视频编辑。同时，可以
将用户ID进行指紋码映射，获得具有抗共谋攻击能力的指紋码，并将其作为
水印信号嵌入视频中，检测水印时可以通过调节检测参数k，来适应实际应用 中对共谋检测的需要。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开 的可以对本发明进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1、一种水印嵌入方法，其特征在于，包括将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；根据水印信息比特调整条带组的中高频系数，使所述条带组内的各条带间的中高频能量大小关系符合预设的条件。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将原始视频帧的条带划 分为多个条带组之前还包括对原始视频帧进行分块，以分块为单位根据安全信息对原始视频帧进行置乱； 将置乱后的所有分块组成多个条带。
3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述条带组包括两个条带A 和B，所述根据水印信息比特调整条带组的中高频系数，使所述条带组内的条 带之间的中高频系数能量大小关系符合预设的条件，包括若当前水印信息比特为l，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea大于 等于Eb;若当前水印信息比特为0，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea 小于Eb;或若当前水印信息比特为0，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea大于 等于Eb;若当前水印信息比特为l，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea 小于Eb;或若当前水印信息比特为1，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea大于 等于Eb;若当前水印信息比特为-1，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea 小于Eb;或若当前水印信息比特为-1，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea大于 等于Eb;若当前水印信息比特为l，调整条带A和B的中高频系数，使得Ea 小于Eb;其中，Ea为条带A中部分或所有分块的中高频能量之和，Eb为条带B中 部分分块或所有分块的中高频能量之和。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整条带A和B的中高 频系数，使得Ea大于等于Eb，包括将条带A中部分分块或所有分块的中高频系数调高，将条带B中部分分 块或所有分块的中高频系数调低；所述调整条带A和B的中高频系数，使得Ea小于Eb,包括将条带A中部分分块或所有分块的中高频调低，将条带B中部分分块或 所有分块的中高频系数调高。
5、 如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，将中高频系数调低的步 骤包括将部分分块或所有分块的中高频系数置为0，或者将部分分块或所有分块 的中高频系数乘于一个小于1的系数，例如0.5,或者将部分分块或所有分块 的中高频系数统一减去预定的数值。
6、 如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，将中高频系数调高的步 骤包括将条带中的部分分块或所有分块的中高频系数都乘于一个大于1的比例 系数；或将条带中的部分分块或所有分块的中高频系数都加上一个随机噪声；或将条带中的部分分块或所有分块的中高频系数都乘于一个大于1的比例 系数，且将条带中的部分分块或所有分块的中高频系数都加上一个随机噪声。
7、 如权利要求2所述的方法，其特征在于，在根据水印信息比特调整条 带组的中高频系数，使所述条带组内的条带之间的中高频系数能量大小关系符 合预设的条件之后包括根据所述安全信息对将所有分块进行反置乱，得到含水印的视频帧。
8、 一种水印提取方法，其特征在于，包括按照与水印嵌入时相同的条件，将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块； 计算条带组内各条带的中高频能量；比较条带组各条带的中高频能量的大小关系，根据所述中高频能量的大小 关系提取水印信息。
9、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述条带组包括两个条带A和B,所述根据所述中高频能量的大小关系提取水印信息包括按照以下公式 获得水印信息比特序列z(i):<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 4</formula>A:其中，Ea为条带A中部 分分块或所有分块的 中高频能量之和，Eb为条带B中部分分块或所有分块的中高频能量之和，i 为水印信息比特顺序位数；k为大于等于1的检测参数。
10、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将原始视频帧的条带划 分为多个条带组之前还包括对原始视频帧进行分块，以分块为单位根据安全信息对原始视频帧进行置乱； 将置乱后的所有分块组成多个条带。
11、 一种水印嵌入装置，其特征在于，包括第一划分单元，用于将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组 包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；调整单元，用于根据水印信息比特调整所述第一划分单元划分得到的条带 组的中高频系数，使所述条带组内的各条带间的中高频能量大小关系符合预设 的条件。
12、 如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述条带组包括两个条带A和B，所述调整单元用于在当前水印信息比特为1时，调整条带A和B的 中高频系数，使得Ea大于等于Eb;在当前水印信息比特为0时，调整条带A 和B的中高频系数，使得Ea小于Eb;或用于在当前水印信息比特为0时，调整条带A和B的中高频系数，使得 Ea大于等于Eb;在当前水印信息比特为1时，调整条带A和B的中高频系数， 使得Ea小于Eb;或用于在当前水印信息比特为1时，调整条带A和B的中高频系数，使得 Ea大于等于Eb;在当前水印信息比特为-1时，调整条带A和B的中高频系 数，使得Ea小于Eb;或用于在当前水印信息比特为-1时，调整条带A和B的中高频系数，使得 Ea大于等于Eb;在当前水印信息比特为1时，调整条带A和B的中高频系数， 使得Ea小于Eb;其中，Ea为条带A中所有分块的中高频能量之和，Eb为条带B中所有分 块的中高频能量之和。
13、 如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括判断子单元，用于判断Ea和Eb应满足的大小关系；第一调整子单元，用于在所述判断子单元判断需要使得Ea大于等于Eb 时，将条带A中部分或所有分块的中高频系数调高，并将条带B中所有分块 的中高频系调低；第二调整子单元，用于在所述判断子单元判断需要使得Ea小于Eb时， 将条带A中部分分块或所有分块的中高频系数调低，并将条带B中部分或所 有分块的中高频系数调高。
14、 一种水印^是取装置，其特征在于，包括第二划分单元，用于按照与水印嵌入时相同的条件，将原始视频帧的条带 划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块； 计算单元，用于计算所述第二划分单元得到的条带组内各条带的中高频能量；提取单元，用于比较所述计算单元计算得到各条带的中高频能量的大小关 系，根据所述中高频能量的大小关系提取水印信息。
15、 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述条带组包括两个条带 A和B,所述提取单元用于按照以下公式获得水印信息比特序列z(i)-.<formula>formula see original document page 6</formula>其中，Ea为条带A中部分分块或所有分块的中高频能量之和，Eb为条带 B中部分分块或所有分块的中高频能量之和，i为水印信息比特顺序位数；k 为大于等于1的检测参数。
16、 一种^L频水印系统，包括 水印嵌入装置，所述水印嵌入装置包括第一划分单元，用于将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组 包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；调整单元，用于才艮据水印信息比特调整所述第一划分单元划分得到的条带 组的中高频系数，使所述条带组内的各条带间的中高频能量大小关系符合预设 的条件。或水印提取装置，所述水印提取装置包括第二划分单元，用于按照与水印嵌入时相同的条件，将原始视频帧的条带 划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块； 计算单元，用于计算所述第二划分单元得到的条带组内各条带的中高频能量；提取单元，用于比较各条带的中高频能量的大小关系，根据所述中高频能 量的大小关系提取水印信息。
全文摘要
本发明实施例公开了一种水印嵌入方法、水印提取方法和装置及系统，水印嵌入方法包括将原始视频帧的条带划分为多个条带组，每个条带组包括至少两个条带；每个条带包括多个分块；根据水印信息比特调整条带组的中高频系数，使所述条带组内的各条带间的中高频能量大小关系符合预设的条件。上述技术方案，通过在原始视频帧的条带组的能量中嵌入水印，由于原始视频帧中的主要信息(如能量)在压缩前后变化很小，因此本发明实施例提供的水印嵌入方法能够有效抵抗视频压缩带来的影响。
文档编号H04N7/26GK101389027SQ20081021659
公开日2009年3月18日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者张永平, 韬 郝 申请人:华为技术有限公司