CN101056392A - 一种数字水印嵌入方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字水印嵌入方法，包括：在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块；在所述需要嵌入水印的每一宏块中嵌入水印，其中，所述嵌入水印为待嵌入的水印信息比特，将所述待嵌入的水印信息比特嵌入到所述需要嵌入水印的宏块对应的色度块残差系数的低位。由上可以看出，对该图像序列是随机嵌入水印的，没有任何规律，从而，该数字水印很难遭到破译。一旦图像被篡改，嵌入水印的图像帧被替换，或者，未嵌入水印的图像被替换，但导致嵌入水印的图像帧的排列位置发生改变，则通过提取水印，可以很容易地能识别出图像是否被篡改，从而使得该嵌入的水印起到帮助识别图像真伪的作用。

Description

一种数字水印嵌入方法及其装置

技术领域

本发明涉及多媒体信息安全技术领域，特别的，涉及一种视频码流防篡改的数字水印嵌入方法及其装置。

背景技术

随着多媒体信息的普及和网络传输技术的发展，数据的复制越来越便利，数字信息将面临的越来越大的威胁，相应的，数字权限管理技术也变得越来越重要。

数字水印技术和密码技术属于数字权限管理技术。数字水印技术，即通过在载体中嵌入难以去除的特定的信息，如序列号、版权标志等，来达到版权保护的目的。但嵌入的数字水印需要不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统觉察或注意到。

现有的一种数字水印嵌入方法，包括：

首先，获得需要嵌入水印的帧，该需要嵌入水印的帧之间通常间隔一定的帧数，例如每隔10帧选择一个嵌入水印的帧；

然后，在图像编码的过程中，在需要嵌入水印的每一帧中每隔20个色度DCT(离散余弦变换)的直流系数嵌入一个水印；

确定好需要嵌入水印的比特位之后，如果该比特位为0，则嵌入水印-1，若比特位为1，则嵌入水印1；

在提取水印的过程中，根据图像编码时嵌入水印的规律，即可提取出已嵌入的水印。

在实现的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

需要嵌入水印的帧是每隔10帧选定一帧嵌入水印，而且在需要嵌入水印的每一帧中每隔20个色度DCT的直流系数嵌入一个水印。水印是按照一定的规律嵌入的，即嵌入水印比特位为0，则嵌入水印-1，若嵌入水印比特位为1，则嵌入水印1。

因为嵌入的水印具有规律性，所以很容易遭到破译，一旦破译后，如果图像被篡改，例如将没有嵌入水印的图像帧替换，或者，将嵌入水印的图像帧替换，并在替换后的图像帧中嵌入相同的水印，则篡改后的图像与原图像可以混淆，从而使得该嵌入的水印不能起到帮助识别图像真伪的作用。

发明内容

本发明实施例提供了一种数字水印的嵌入方法及其装置，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块。

本发明一种数字水印嵌入方法实施例，包括：

在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块；

在所述需要嵌入水印的每一宏块中嵌入水印，其中，所述嵌入水印为待嵌入的水印信息比特，将所述待嵌入的水印信息比特嵌入到所述需要嵌入水印的宏块对应的色度块残差系数的低位。

本发明实施例一种嵌入水印的图像处理装置，包括：

选择单元，用于在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块；

水印信息比特获得单元，用于获得待嵌入的水印信息比特；

嵌入单元，用于把该水印信息嵌入到宏块的色度块残差系数的低位。

由上可以看出，本发明实施例一种数字水印嵌入方法采用了在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块，对需要嵌入水印的每一宏块嵌入水印。对该图像序列是随机嵌入水印的，没有任何规律，从而，该数字水印很难遭到破译。一旦图像被篡改，嵌入水印的图像帧被替换，或者，未嵌入水印的图像被替换，但导致嵌入水印的图像帧的排列位置发生改变，则通过提取水印，可以很容易地能识别出图像是否被篡改，从而使得该嵌入的水印起到帮助识别图像真伪的作用。

附图说明

图1为本发明实施例一种数字水印嵌入方法流程图；

图2为本发明实施例一种数字水印提取方法流程图；

图3为本发明实施例一种嵌入水印的图像处理装置结构示意图；

图4为本发明实施例一种嵌入水印的图像处理装置中水印信息比特获得单元实施例一的结构示意图；

图5为本发明实施例一种嵌入水印的图像处理装置中水印信息比特获得单元实施例二的结构示意图；

图6为本发明实施例一种嵌入水印的图像处理装置中水印信息比特获得单元实施例三的结构示意图；

图7为本发明实施例一种嵌入水印的图像处理装置中水印信息比特获得单元实施例四的结构示意图；

图8为本发明实施例一种提取水印的图像处理装置结构图；

图9为本发明实施例一种提取水印图像处理装置中水印信息比特处理单元实施例一结构图；

图10为本发明实施例一种提取水印图像处理装置中水印信息比特处理单元实施例二结构图；

图11为本发明实施例一种提取水印图像处理装置中水印信息比特处理单元实施例三结构图；

图12为本发明实施例一种提取水印图像处理装置中水印信息比特处理单元实施例四结构图。

具体实施方式

为了使上述目的、技术方案以及优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明一种数字水印嵌入方法实施例，包括：

在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块；

在所述需要嵌入水印的每一宏块中嵌入水印，其中，所述嵌入水印为待嵌入的水印信息比特，将所述待嵌入的水印信息比特嵌入到所述需要嵌入水印的宏块对应的色度块残差系数的低位。

由上可以看出，本发明实施例一种数字水印嵌入方法在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块，对该图像序列是随机嵌入水印的，没有任何规律，从而，该数字水印很难遭到破译。一旦图像序列被篡改，嵌入水印的图像帧被替换，或者，未嵌入水印的图像被替换，但导致嵌入水印的图像帧的排列位置发生改变，则通过提取水印，可以很容易地能识别出图像是否被篡改，从而使得该嵌入的水印起到帮助识别图像真伪的作用。

请参阅图1，本发明一种数字水印嵌入方法的实施例，包括：

步骤a，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧；

步骤b，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块；

步骤c，在所述需要嵌入水印的每一宏块中嵌入水印。

其中，在所述需要嵌入水印的每一宏块中嵌入水印，具体包括：

步骤c1，获得待嵌入的水印信息比特，其中，所述待嵌入的水印信息比特的位数与所述需要嵌入水印的宏块中的色度块个数相等；

步骤c2，找到所述需要嵌入水印的每一宏块对应的色度块残差系数，将所述待嵌入的水印信息比特嵌入到所述需要嵌入水印的宏块对应的色度块残差系数的低位。

下面对该实施例进行详细阐述：

步骤a，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧，包括步骤：

a1、确定需要嵌入水印的图像序列中需要嵌入水印的帧数，其中，需要嵌入水印的帧数可预先存储在存储器中，或由用户根据需要临时设定。

针对a1步骤，在具体应用过程中，为了保证数字水印的安全，用户可以根据需要来设定数字水印的安全级别，即：图像中需要嵌入水印的帧数在所有帧中，占的比例越高，安全级别就越高。

a2、根据所述需要嵌入水印的帧数，在需要嵌入水印的图像中随机选择需要嵌入水印的帧序号，包括步骤：

a21、获得帧选择种子数，包括；

设定一个密钥，所述密钥可称为第一密钥，所述第一密钥可预先存储在存储器中，或由用户根据需要临时设定；

将所述第一密钥进行改装处理，得到一个二进制数；

所述的改装处理可以有如下几种实现方式：

第一种：置乱处理，该置乱处理可以为：逆序排列、奇偶置换、前后4个字符置换、用置换表置换等等；

第二种：按位运算处理，该按位运算处理可以为：按位异或、按位同或等；

第三种：先置乱处理，再对置乱处理的结果进行按位运算处理；

第四种：先按位运算处理，再对按位运算处理的结果进行置乱处理；

将该二进制数通过随机生成器进行随机化处理，得到帧选择种子数。

为了便于理解，现举例说明a21步骤具体实现过程：

首先，用户设定第一密钥，用8个字符表示所述的第一密钥，如：abcdefgh。其中，abcdefgh每一字符用ASCII值表示。

将该8个字符进行逆序排列，得到一个64位的二进制数；然后，将该64位的二进制数前32位与后32位进行按位异或处理，得到一个32位的二进制数；

将该32位的二进制数通过线性反馈移存器进行随机化处理，使这个32位的二进制数随机化。

通过上述方法就获得了帧选择种子数。

a22、将所述帧选择种子数通过随机生成器进行移位处理，产生至少一个帧序号数，帧序号数用于表示帧序号，帧序号数的个数与图像中需要嵌入水印的帧数相等。

假设，图像中需要嵌入水印的帧数为i。

所述移位处理可以为：通过随机生成器，移位N次，其中N为：

N＝ceil(log₂ M)

其中：M为需要嵌入水印的图像的帧数，ceil是取整函数，M可根据需要嵌入水印的图像确定，或可以根据用户的需要而自行设定。

Step1：将该帧选择种子数通过随机生成器，右移N次，得到一个N比特的数a；

Step2：判断所述数a是否大于M，如果大于，则执行步骤step1；如果小于，则执行步骤Step3；

Step3：确定所述数a是否与之前得到的帧序号数发生重复，如果重复，计数不增加，则执行步骤Step1；如果没有重复，执行步骤Step4或Step5；

所述确定所述的帧序号a是否与之前得到的帧序号发生重复的方式具体可为：

方式一、确定帧序号为a的帧相对应的标志是否为1，如果是1，则重复；如果不是1，则不重复。其中，所述标志用于识别已确定为需要嵌入水印的帧的帧序号；

所述标志与需要嵌入水印的图像帧序号一一对应，并且初始值为0，确定为需要嵌入水印的帧的帧序号，将与其对应的标志改为1；或

方式二、将所述数a与之前得到的帧的帧序号数进行比较，如果有与a相同的帧序号数，则重复，如果没有与所述数a相同的帧序号数，则不重复；

Step4：将与所述数a对应的标志改为1，然后执行Step6；

step5：则将数b存入数组中，然后执行Step6；

Step6：判断i个数是否生成完毕，如果尚未生成完毕，执行步骤step1；

实施例一，M的取值为2的幂次，则执行步骤：

Step1、Step3、Step4、Step6

其中，所述确定所述的帧序号a是否与之前得到的帧序号发生重复的方式选择方式一完成。

M的取值不为2的幂次，则可以有以下两种实施例：

实施例二、执行步骤：

Step1、Step2、Step3、Step5、Step6

并在Step6中确定i个数生成完毕时，执行Step7，

所述Step7为：将这i个整数按照升序排列。

其中，所述确定所述的帧序号a是否与之前得到的帧序号发生重复的方式选择方式二完成。

实施例三、执行步骤：

Step1、Step2、Step3、Step4、Step6

其中，所述确定所述的帧序号a是否与之前得到的帧序号发生重复的方式选择方式一完成。

通过上述三种实施例，则在需要嵌入水印的图像中随机选择了需要嵌入水印的帧序号。

步骤b，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块，包括：

b1：确定该每一帧中需要嵌入水印的宏块个数，其中，需要嵌入水印的宏块个数可预先存储在存储器中，或用户根据需要临时设定，所述每一帧中需要嵌入水印的宏块个数不大于每一帧中总的宏块个数。

b2：根据所述需要嵌入的宏块个数，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块序号，包括步骤；

b21、获得宏块选择种子数，包括：

设定一个密钥，所述密钥可称为第二密钥，所述第二密钥可预先存储在存储器中，或由用户根据需要临时设定；

将所述第二密钥字符进行改装处理，得到一个二进制数；

所述改装处理与a21步骤中的相同。

将该二进制数通过随机生成器进行随机化处理，得到宏块选择种子数。

其中，b21步骤中的随机化处理与a21步骤中的随机化处理相似。

b22、将所述宏块选择种子数通过随机生成器进行移位处理，产生至少一个宏块序号数，宏块序号数用于表示宏块序号，宏块序号数的个数与每一帧中需要嵌入水印的宏块个数相等。

b22步骤与a22步骤相似，此时，i为每一帧中需要嵌入水印的宏块个数。

其中，该i个数中的每一个数不大于每一帧中总的宏块个数。

M为每一帧内的所有的宏块个数，该宏块个数需要根据图像的格式确定(如：CIF格式，一帧内有396个宏块；QCIF格式，一帧内有99个宏块)。并且，最后得到的i个数为每一帧中需要嵌入水印的宏块序号。

步骤c：在所述需要嵌入水印的每一宏块中嵌入水印，具体包括：

步骤c1，获得待嵌入的水印信息比特，其中，所述待嵌入的水印信息比特的位数与所述需要嵌入水印每一宏块中的色度块个数相等；

该待嵌入的水印信息比特，可以通过以下四种不同的实施方式获得：

实施例一：

首先，获得水印字符；然后对该水印字符进行置乱处理，得到待嵌入的水印信息比特。

该置乱处理可以为：逆序排列、奇偶置换、前后4个字符置换、用置换表置换等等。

其中，水印字符可预先存储在存储器中，或由用户根据需要临时设定。

例如：用户设定1个字符，用ASCII值表示，得到一个8位二进制数，然后对所述8位二进制数进行逆序处理，得到一个新的8位二进制数，则该8位二进制数为所述的待嵌入的水印信息比特。

实施例二：

首先：获得水印字符；

其中，水印字符可预先存储在存储器中，或由用户根据需要临时设定。

比如水印字符为a，用ASCII值表示为8位二进制数；

当然，用户可以根据需要设定不同的水印字符，然后对该水印字符进行置乱处理，得到一个二进制数，该二进制数的位数与该需要嵌入水印的每一宏块中的色度块个数相等。

其次，对该需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值，其中，该扰码值的位数与该需要嵌入水印的每一宏块中的色度块个数相等；

最后，将该扰码值与水印字符进行整合处理，得到所述待嵌入的水印信息比特。

所述将该扰码值与用户设定水印字符进行整合处理，可以有如下几种实现方式：

第一种：将该扰码值与用户设定水印字符按位异或处理；

第二种：将该扰码值与用户设定水印字符按位同或处理。

其中，对该需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值，包括：

1、获得宏块亮度块残差系数位置码种子数，所述宏块亮度块残差系数位置码种子数的位数与该宏块亮度块残差系数的个数相等，如果图像在编码的过程中，每一宏块中亮度块残差系数为256个，则所述宏块亮度块残差系数位置码种子数的位数也为256。

本步骤具体包括：

设定一个密钥，所述密钥可称为第三密钥；

将所述第三密钥进行改装处理，得到一个二进制数；

所述的改装处理与a21步骤中的相同。

将该二进制数通过随机生成器进行随机化处理，这样就得到了该宏块亮度块残差系数位置码种子数。

其中，在通过随机生成器进行随机化处理中，如果图像在编码的过程中，每一宏块中亮度块残差系数为256个，则所述二进制数通过反馈移存器进行随机化处理，得到256位二进制数，即得到了该宏块亮度块残差系数位置码种子数。

为了便于理解，现举例说明该步骤具体实现过程：

用户设定密钥字符，用8个字符表示密钥字符，如：用abcdefgh表示。其中，abcdefgh每一字符用ASCII值表示。

将该8个密钥字符逆序排列处理，得到一个64位的二进制数，然后，将该64位的二进制数进行按位异或处理，得到一个32位的二进制数；

将该32位的二进制数输入随机生成器中，进行八轮(每一轮为32位)移位，使这个32位的二进制数随机化。

2、获得与所述每一宏块对应的宏块亮度块残差系数位置码种子数中所有比特为1所对应的宏块亮度块残差系数；

3、对该宏块亮度块残差系数进行两两处理、折叠处理，得到所述一个扰码值。

其中，图像在编码的过程中，每一宏块的亮度块的残差系数为12位的二进制比特数。

具体实现过程可以为：

step1：将所述宏块亮度块残差系数位置码种子数与亮度块残差系数一一对应，所述对应关系可以为：顺序对应或逆序对应或其它映射方式对应，找出所述宏块亮度块残差系数位置码种子数中数值为1所对应的亮度块残差系数；

step2：将该所有比特为1所对应的需要嵌入水印的每一宏块中亮度块残差系数两两处理，最终得到12位的二进制数；

该两两处理方式可以为：两两按位异或处理、两两按位同或处理。

step3：将该12位的二进制数的进行折叠处理，得到一个8位的二进制扰码值，所述的折叠处理可以为：

将该12位的二进制数的最高4位与次高4位按位处理；或

将该12位的二进制数的最高4位与低高4位按位处理；或

将该12位的二进制数的次高4位与低高4位按位处理。

其中，所述按位处理可以为：按位异或处理或按位同或处理。

然后，将该8位二进制扰码值和用户设定的水印字符(8位二进制数)进行按位处理(例如按位异或处理或按位同或处理)，最终得到8位待嵌入的二进制水印信息比特。

实施例三：

首先：获得水印字符；

其中，水印字符可预先存储在存储器中，或由用户根据需要临时设定。

例如用户设定水印字符a，用ASCII值表示，则得到一个8位二进制数；

其次，根据该需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数，将图像中该需要嵌入水印的前一帧分成若干区域，其中，所述需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数与该前一帧的区域个数相等；

将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理(如：加密运算或其他信号处理等等)，得到一个区域特征值，该区域特征值的位数与每一宏块中色度块个数相等；

然后，将该区域特征值与该水印字符进行整合处理，最终得到待嵌入的水印信息比特。

如果色度块的个数为8，则该区域特征值为8位二进制数。将该水印字符(8位二进制)与8位二进制数区域特征值按位处理(例如按位异或处理或按位同或处理)，最终得到8位待嵌入的二进制水印信息比特。

实施例四：

首先，获得水印字符；

其中，水印字符可预先存储在存储器中，或由用户根据需要临时设定。

例如用户设定水印字符a，用ASCII值表示，则得到一个8位二进制数；

其次，对该需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值，其中，该扰码值的位数与该需要嵌入水印的每一宏块中的色度块个数相等；

上述得到扰码值的方法，与实施例二中得到扰码值的方法相类似，这里不再详述。

接着，根据该需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数，将图像中该需要嵌入水印的前一帧分成若干区域，其中，所述需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数与该前一帧的区域个数相等；

将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理(如：加密运算或其他信号处理等等)，得到一个区域特征值，即每一区域对应一个区域特征值，所述区域的个数与所述区域特征值的个数相等；

上述得到区域特征值的方法，与实施例三中得到区域特征值的方法相类似，这里不再详述。

然后，将该水印字符、扰码值和区域特征值进行整合处理，得到待嵌入的水印信息比特。

当需要嵌入水印的色度块个数为8时，则得到的每一个扰码值为8位，区域特征值为8位，然后将该8位二进制扰码值、8位二进制区域特征值和用户设定的水印字符(8位二进制数)进行按位处理可以为：按位异或处理、按位同或处理。

针对上述实施例三和四，该区域特征值也可以通过对宏块的亮度块残差系数处理得到；或通过对宏块的色度块残差系数处理得到。

步骤c2，找出所述需要嵌入水印的每一宏块中的色度块残差系数，将所述待嵌入的水印信息比特嵌入到所述需要嵌入水印的每一宏块中的色度块残差系数的低位。

具体可将待嵌入的二进制水印信息比特中的每一位取代每一宏块对应的色度块直流残差系数的最低位或交流残差系数的低位。

上述随机生成器可以为：线性反馈移位寄存器；M序列(最大长度线性移位寄存器)；Galois(珈罗华)配置的线性反馈移位寄存器；Fibonacci配置的线性反馈移位寄存器；三个线性反馈移位寄存器级联；交错停走式发生器；Blum-Blum-Shub伪随机比特生成器等。其中，线性反馈移位寄存器可以为32位的线性反馈移位寄存器或64位的线性反馈移位寄存器等。

本发明具体实施例一种数字水印嵌入方法以H.264标准中规定，在该H.264标准中使用4×4的整数DCT(离散余弦变换)变换作为残差宏块的基本变换，因此，本发明实施例中得到的待嵌入的水印信息比特为8位二进制水印信息比特。

由上可以看出，在上述步骤中需要多次使用随机生成器，对二进制数进行处理，为了提高效率，采用硬件电路或汇编电路对二进制数进行处理。

在本发明具体实施例一种数字水印的嵌入方法中，该图像的编码是硬件完成的，因此将待嵌入的水印信息比特最终嵌入到宏块色度块残差系数中的操作也由硬件电路完成。

软件负责在视频编码过程中协调和调度上述硬件电路。也就是，除硬件操作之外的所有嵌入水印所需的操作，都由软件来完成。

上述实施例中图像序列中的帧、宏块选择都是随机选择，当然，在需要嵌入水印的图像序列中可按一定的规律选择需要嵌入水印的帧，如：每隔10帧或20帧选择一帧，作为需要嵌入水印的帧，然后在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块。或：在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧，在所述需要嵌入水印的每一帧中按一定规律选择需要嵌入水印的宏块，如：每隔30或50个宏块选择一个宏块，作为需要嵌入水印的宏块。

上述实施例中，所述待嵌入的水印信息比特的位数与所述需要嵌入水印的宏块中的色度块个数相等，当然，也可根据实际需要确定相应的待嵌入水印信息比特，如：一个水印信息比特可以同时嵌入到需要嵌入水印的两个宏块中，或，得到更多的水印信息比特，需要嵌入水印的宏块中嵌入水印，剩余的水印信息比特存放至存储器中。

由上可以看出，本发明实施例一种数字水印嵌入方法采用了在需要嵌入水印的图像中随机选择需要嵌入水印的帧、在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块，对需要嵌入水印的每一宏块嵌入水印。对该图像是随机嵌入水印的，没有任何规律，从而，该数字水印很难遭到破译。一旦图像被篡改，嵌入水印的图像帧被替换，或者，未嵌入水印的图像被替换，但导致嵌入水印的图像帧的排列位置发生改变，则通过提取水印，可以很容易地能识别出图像是否被篡改，从而使得该嵌入的水印起到帮助识别图像真伪的作用。

在嵌入的过程中需记录下第一密钥字符，第二密钥字符，第三密钥字符，需要嵌入水印的帧数，以及每一帧中需要嵌入水印的宏块个数，嵌入的数字水印字符。在提取的过程中，需根据上述第一密钥字符，第二密钥字符，第三密钥字符，需要嵌入水印的帧数，以及每一帧中需要嵌入水印的宏块个数提取数字水印，并将提取出的数字水印与嵌入的数字水印进行比较，从而验证该数字水印是否被篡改。

所述提取水印的过程，可以在图像解码的过程中进行，以便获得宏块色度块残差系数。也可以将图像编码过程中嵌入水印的宏块色度块残差系数记录下来，以便在提取水印过程获得嵌入水印的宏块色度块残差系数的低位。

本发明实施例一种数字水印提取方法，用于将嵌入图像的数字水印提取出来，用于验证之前嵌入该图像的数字水印与提取出的数字水印是否相符，从而验证该数字水印是否被篡改。该数字水印提取方法，包括：

在需要提取水印的图像序列中随机选择需要提取水印的宏块；

在所述需要提取水印的每一宏块中提取水印，其中，所述每一宏块中提取水印为每一宏块的水印信息比特；

对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印；

将从所有宏块的得到的数字水印拼接起来，得到数字水印。

请参阅图2，本发明实施例一种数字水印提取方法，包括：

步骤a’，根据预知的帧数，第一密钥，随机选择图像中需要提取水印的帧；

步骤b’，根据预知的宏块个数，第二密钥，随机选择图像序列中需要提取水印的每一帧中需要提取水印的宏块；

步骤c’，在所述需要提取水印的每一宏块中提取水印，具体包括：

步骤c1’，找出所述需要提取水印的每一宏块中色度块残差系数的低位，获得每一宏块中色度块残差系数的低位，得到每一个已提取的水印信息比特，将该每一宏块内所有已提取的水印信息比特拼接起来，得到每一宏块水印信息比特；

步骤c2’，对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印；

步骤d’，将从所有宏块的得到的数字水印拼接起来，得到数字水印。

续请参阅图2，本发明实施例一种数字水印提取方法，包括：

步骤a’，根据预知的帧数，第一密钥字符，得到图像中需要提取水印的帧。

a’步骤与数字水印的嵌入方法中的a2步骤相类似，通过设定与步骤a21中相同的第一密钥，并通过步骤a2中相应的方法，即可选择需要提取水印的帧序号，从而也就得到了所述图像中需要提取水印的帧，这里不再详述。

步骤b’，根据预知的宏块个数，第二密钥字符，得到所述图像中需要提取水印的每一帧中需要提取水印的宏块。

b’步骤中每一帧中需要提取水印的宏块与数字水印的嵌入方法中的b2步骤相类似，通过设定与步骤b21中相同的第二密钥，并通过与步骤b2相应的方法，即可选择所述每一帧中需要嵌入水印的宏块序号，从而也就得到了每一帧中需要提取水印的宏块，这里不再详述。

步骤c’，在所述需要提取水印的每一宏块中提取水印，具体包括：

步骤c1’，找出所述需要提取水印的每一宏块中色度块残差系数的低位，获得每一宏块中色度块残差系数的低位，得到每一个已提取的水印信息比特，将该每一宏块内所有已提取的水印信息比特拼接起来，得到每一宏块水印信息比特；

步骤c2’，对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印。

对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印，可以有四种不同的实施方式：

实施例一：

对该每一宏块水印信息比特分别进行置乱逆处理，得到所述数字水印；

实施例二：

首先，对该需要提取水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值，其中，该扰码值的位数与该需要提取水印的每一宏块中的色度块个数相等；

然后，对该每一宏块的水印信息比特和该每一个扰码值进行归一化处理，得到所述数字水印。

所述归一化处理可以为：按位同或处理、按位异或处理。

其中，得到该扰码值的方法与嵌入水印的实施例二中得到扰码值的方法相同。通过设定与嵌入水印的实施例二中相同的第三密钥，即可得到相同的扰码值，这里不再详述。

实施例三：

首先，根据该需要提取水印的帧中需要提取水印的宏块个数，将图像中该需要提取水印的前一帧分成若干区域，其中，所述需要提取水印的帧中需要提取水印的宏块个数与该前一帧的区域个数相等；

将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理(如：加密运算或其他信号处理等等)，得到一个区域特征值，即每一区域对应一个区域特征值，所述区域的个数与所述区域特征值的个数相等；

得到该区域特征值的方法与嵌入水印的实施例三中得到区域特征值的方法相同。这里不再详述。

然后，将该每一宏块的水印信息比特和该每一区域特征值进行归一化处理，得到所述数字水印。

所述归一化处理可以为：按位同或处理、按位异或处理。

实施例四：

首先，对该需要提取水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值，其中，该扰码值的位数与该需要嵌入水印的每一宏块中的色度块个数相等；

得到该扰码值的方法与嵌入水印的实施例二中得到扰码值的方法相同。通过设定与嵌入水印的实施例二中相同的密钥字符，即可得到相同的扰码值，这里不再详述。

然后，根据该需要提取水印的帧中需要提取水印的宏块个数，将图像中该需要提取水印的前一帧分成若干区域，其中，所述需要提取水印的帧中需要提取水印的宏块个数与该前一帧的区域个数相等；

将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理(如：加密运算或其他信号处理等等)，得到一个区域特征值，即每一区域对应一个区域特征值，所述区域的个数与所述区域特征值的个数相等；

得到该区域特征值的方法与嵌入水印的实施例三中得到区域特征值的方法相同。这里不再详述。

接着，将该每一宏块的水印信息、该每一扰码值与该每一区域特征值进行归一化处理，得到所述数字水印。

所述归一化处理可以为：按位同或处理、按位异或处理。

步骤d’，将从所有宏块的得到的数字水印拼接起来，得到数字水印。

提取出数字水印后，对所述提取出的数字水印与之前嵌入的数字水印进行比较，如果所述提取出的数字水印与之前嵌入的数字水印相同，则数字水印没有被篡改；如果所述提取出的数字水印与之前嵌入的数字水印不符，则该数字水印被篡改。

当然，针对上述不同的嵌入水印的方法，可选择相应的提取方法。如：根据嵌入水印时按一定规律选择帧的规律，选择需要提取水印的帧，然后根据预知的宏块个数，第二密钥，随机选择每一帧中需要提取水印的宏块。或：根据预知的帧数，第一密钥，随机选择图像中需要提取水印的帧，然后根据嵌入水印时按一定规律选择宏块的规律，选择需要提取水印的宏块。

一种嵌入水印的图像处理装置，包括：

选择单元，用于在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块；

水印信息比特获得单元，用于获得待嵌入的水印信息比特；

嵌入单元，用于把该水印信息嵌入到宏块的色度块残差系数的低位。

其中，所述选择单元，包括：

第一帧选择单元，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧；

第一宏块选择单元，在所述需要嵌入水印的每一帧中按一定规律选择需要嵌入水印的宏块；或包括：

第二帧选择单元，在需要嵌入水印的图像序列中按一定规律选择需要嵌入水印的帧；

第二宏块选择单元，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块；或包括：

第一帧选择单元，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧；

第二宏块选择单元，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块，详请参阅图3。

其中，第一帧选择单元，包括：

第一改装处理单元，用于对设定的第一密钥进行处理，得到一个二进制数；

第一随机生成处理单元，用于对该二进制数进行随机化处理，得到帧选择种子数，并对该帧选择种子数进行移位处理，得到需要嵌入水印的图像中需要嵌入水印的帧序号。

第二宏块选择单元，包括：

第二改装处理单元，用于对设定的第二密钥进行处理，得到一个二进制数；

第二随机生成处理单元，用于对该二进制数进行处理，得到宏块选择种子数，并对该宏块选择种子数进行移位处理，得到需要嵌入水印的每一帧中需要嵌入水印的宏块序号。

上述第一随机生成处理单元、第二随机生成处理单元可以为同一随机生成处理单元，当然，该第一帧选择单元和该第二宏块选择单元也可以共用一随机生成处理单元。

其中，所述水印信息比特获得单元有四种方式：

实施例一：

请参阅图4，水印信息比特获得单元为字符获得单元，用于提供水印字符。其中，该字符获得单元包括：

接收单元，用于获得水印字符；

字符处理单元。用于对该水印字符进行置乱处理。

实施例二：

请参阅图5，水印信息比特获得单元包括：

扰码处理单元，对需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值；

字符获得单元，包括接收单元和字符处理单元，用于提供水印字符。

整合处理单元，将该扰码值与字符获得单元处理得到的水印字符进行整合处理，得到所述待嵌入的水印信息比特，其中，所述待嵌入的水印信息比特位数与该需要嵌入水印的每一宏块中的色度块个数相等。

实施例三：

请参阅图6，水印信息比特获得单元包括：

区域处理单元，用于根据该需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数，将图像中该需要嵌入水印的前一帧分成若干区域，将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理(如：加密运算或其他信号处理等等)，得到一个区域特征值，即每一区域对应一个区域特征值，其中，区域的个数与当前帧中需要嵌入水印的宏块个数相对应；

字符获得单元，包括接收单元和字符处理单元，用于提供水印字符。

整合处理单元，将该区域特征值与该水印字符进行整合处理，最终得到待嵌入的水印信息比特，其中，所述待嵌入的水印信息比特的位数与每一宏块中色度块个数相等。

实施例四：

请参阅图7，水印信息比特获得单元包括：

扰码处理单元，对所述的宏块亮度块残差系数进行处理，得到扰码值；

区域处理单元，根据该需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数，将图像中该需要嵌入水印的前一帧分成若干区域，将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理(如：加密运算或其他信号处理等等)，得到一个区域特征值，即每一区域对应一个区域特征值，其中，区域的个数与当前帧中需要嵌入水印的宏块个数相对应；

字符获得单元，包括接收单元和字符处理单元，用于提供水印字符。

整合处理单元，将该水印字符、扰码值和区域特征值进行整合处理，得到待嵌入的水印信息比特，其中，所述待嵌入的水印信息比特的位数与每一宏块中色度块个数相等。

上述实施例一至四中，所述整合处理可以为：按位异或处理、按位同或处理。

上述字符获得单元可以只包括接收单元，即用于接收水印字符。

其中，所述的残差系数，包括宏块色度块残差系数、亮度块残差系数，该宏块色度块残差系数、亮度块残差系数可以从编码装置中获得。所述编码装置用于对图像进行处理，在处理过程中即可得到所述宏块色度块残差系数、亮度块残差系数。

该嵌入水印的图像处理装置可以为监控器、图像监视器，也可以为摄像机等。

一种提取水印的图像处理装置，包括：

确定单元，用于随机选择图像序列中需要提取水印的宏块；

宏块水印信息比特处理单元，根据宏块选择单元选定的每一帧中需要提取水印的宏块，找出每一宏块中色度块残差系数的低位，获得每一宏块中色度块残差系数的低位，并将该每一宏块中色度块残差系数的低位拼接起来，得到每一宏块水印信息比特；

水印信息比特处理单元，根据水印提取单元得到的每一宏块水印信息比特，对该每一宏块水印信息比特分别进行处理，得到数字水印，并将从所有宏块的得到的数字水印拼接起来，得到数字水印。

其中，所述确定单元，包括：

第一帧确定单元，根据预知的帧数、第一密钥，随机选择图像序列中需要提取水印的帧；

第一宏块确定单元，根据预知的规律，在所述需要提取水印的每一帧中选择需要提取水印的宏块；或包括：

第二帧确定单元，根据预知的规律，在图像序列中选择图像序列中需要提取水印的帧；

第二宏块确定单元，根据预知的宏块个数，第二密钥，在所述需要提取水印的每一帧中随机选择需要提取水印的宏块；或包括：

第一帧确定单元，根据预知的帧数、第一密钥，随机选择图像序列中需要提取水印的帧；

第二宏块确定单元，根据预知的宏块个数，第二密钥，在所述需要提取水印的每一帧中随机选择需要提取水印的宏块，请参阅图8。

其中，第一帧确定单元，包括：第一改装处理单元和第一随机生成处理单元。

第二宏块选择单元，包括：第二改装处理单元和第二随机生成处理单元。

上述第一随机生成处理单元、第二随机生成处理单元可以为同一随机生成处理单元，当然，该帧选择单元和该宏块选择单元也可以共用一随机生成处理单元。

本发明实施例中，该水印信息比特处理单元有四种实施方式：

实施例一：

请参阅图9，水印信息比特处理单元为置乱逆处理单元，用于对宏块水印信息比特进行置乱逆处理，得到数字水印。

拼接单元，用于将该每一宏块中的数字水印拼接起来，得到所述数字水印。

实施例二：

请参阅图10，水印信息比特处理单元包括：

扰码处理单元，对所述宏块亮度块残差系数进行处理，得到扰码值；

归一化处理单元，用于对该扰码值与宏块水印信息比特进行处理，得到数字水印。

拼接单元。

实施例三：

请参阅图11，水印信息比特处理单元包括：

区域处理单元，根据当前帧中需要提取水印的宏块个数，对需要提取水印当前帧的前一帧分为若干个区域，并对所述区域的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值，其中，区域的个数与当前帧中需要提取水印的宏块个数相对应；

归一化处理单元，用于对该区域特征值与宏块水印信息比特进行归一化处理，得到数字水印。

拼接单元。

实施例四：

请参阅图12，水印信息比特处理单元包括：

扰码处理单元，对所述的宏块亮度块残差系数进行处理，得到扰码值；

区域处理单元，根据当前帧中需要提取水印的宏块个数，对需要提取水印当前帧的前一帧分为若干个区域，并对所述区域的宏块残差系数进行处理，得到区域特征值，其中，区域的个数与当前帧中需要提取水印的宏块个数相对应；

归一化处理单元，用于对该扰码值、区域特征值与宏块水印信息比特进行归一化处理，得到数字水印。

拼接单元。

其中，所述的残差系数，包括宏块色度块残差系数、亮度块残差系数，该宏块色度块残差系数、亮度块残差系数可以从解码装置中获得。所述解码装置用于对图像进行解码处理，在解码处理过程中即可得到所述宏块色度块残差系数、亮度块残差系数。

该提取水印的图像处理装置可以为解码芯片或解码器等。

反馈移存器涉及到大量的移位与位异或(位同或)的操作，利用软件来完成效率较低，因此可以选择用硬件电路或汇编代码来完成。

针对不同的嵌入方法，可以在需要嵌入水印的每一宏块中嵌入一个数字水印，也可以在每一宏块中嵌入多个数字水印；相应的，在提取水印的过程中，根据嵌入水印的每一宏块嵌入的数字水印提取，即可得到相应的数字水印。

在具体应用中，该数字水印的嵌入方法以及提取方法对于本领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：

所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

由上可以看出，本发明实施例数字水印的嵌入方法是在图像编码过程中嵌入水印，在提取过程以及安全性完全依赖于密钥而不是算法，符合密码学规律，保密性能能够得到保障。在拥有密钥的前提下，提取数字水印方便。对该图像是随机嵌入水印的，没有任何规律，从而，该数字水印很难遭到破译。一旦图像被篡改，嵌入水印的图像帧被替换，或者，未嵌入水印的图像被替换，但导致嵌入水印的图像帧的排列位置发生改变，则通过提取水印，可以很容易地能识别出图像是否被篡改，从而使得该嵌入的水印起到帮助识别图像真伪的作用。

另外，对于本发明实施例，是以H.264标准中使用4×4的整数DCT变换作为残差宏块的基本变换为依据，得到了待嵌入的8位二进制水印信息比特。需要强调的是，在具体实际应用过程中，可以针对不同的标准，得到不同的待嵌入的二进制水印信息。而且，在实际应用中，也可以将该待嵌入的二进制水印信息嵌入到宏块色度块交流残差系数的低位。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的范围当中。

Claims (36)

1、一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述数字水印嵌入方法包括：

在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块；

在所述需要嵌入水印的每一宏块中嵌入水印，其中，所述嵌入水印为待嵌入的水印信息比特，将所述待嵌入的水印信息比特嵌入到所述需要嵌入水印的宏块对应的色度块残差系数的低位。

2、根据权利要求1所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块，包括：

在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧；

在所述需要嵌入水印的每一帧中按一定规律选择需要嵌入水印的宏块；或包括：

在需要嵌入水印的图像序列中按一定规律选择需要嵌入水印的帧；

在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块；或包括：

在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧；

在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块。

3、根据权利要求2所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧，包括步骤：

确定需要嵌入水印的图像序列中需要嵌入水印的帧数；

根据所述需要嵌入水印的帧数，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧序号。

4、根据权利要求3所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述根据所述需要嵌入水印的帧数，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧序号，包括：

获得帧选择种子数；

将所述帧选择种子数通过随机生成器进行移位处理，产生至少一个帧序号数。

5、根据权利要求4所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述获得帧选择种子数，包括：

设定一个密钥，所述密钥可称为第一密钥；

将所述第一密钥进行改装处理，得到一个二进制数；

将所述二进制数通过随机生成器进行随机化处理，得到帧选择种子数。

6、根据权利要求2所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块，包括：

确定所述每一帧中需要嵌入水印的宏块个数；

根据所述需要嵌入的宏块个数，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块序号。

7、根据权利要求6所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述根据所述需要嵌入的宏块个数，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块序号，包括步骤：

获得宏块选择种子数；

将所述宏块选择种子数通过随机生成器进行移位处理，产生至少一个宏块序号数。

8、根据权利要求7所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述获得宏块选择种子数，包括：

设定一个密钥，所述密钥可称为第二密钥；

将所述第二密钥字符进行改装处理，得到一个二进制数；

将该二进制数通过随机生成器进行随机化处理，得到宏块选择种子数。

9、根据权利要求1所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述待嵌入的水印信息比特，通过以下方式获得：

获得水印字符；然后对所述水印字符进行置乱处理，得到所述待嵌入的水印信息比特。

10、根据权利要求1所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述待嵌入的水印信息比特，通过以下方式获得：

获得水印字符；

对需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值；

将所述扰码值与所述水印字符进行整合处理，得到所述待嵌入的水印信息比特。

11、根据权利要求10所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述对需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值，包括步骤：

获得宏块亮度块残差系数位置码种子数；

获得与所述每一宏块对应的宏块亮度块残差系数位置码种子数中，所有比特为1的宏块亮度块残差系数位置码种子数所对应的宏块亮度块残差系数；

对所述宏块亮度块残差系数进行两两处理、折叠处理，得到所述一个扰码值。

12、根据权利要求1所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述待嵌入的水印信息比特，通过以下方式获得：

获得水印字符；

根据需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数，将所述图像中所述需要嵌入水印的前一帧分成若干区域，将所述前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值；

将所述区域特征值与所述水印字符进行整合处理，得到待嵌入的水印信息比特。

13、根据权利要求1所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述待嵌入的水印信息比特，通过以下方式获得：

获得水印字符；

对需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值；

根据需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数，将图像中所述需要嵌入水印的前一帧分成若干区域，将所述前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值；

将所述水印字符、所述扰码值和所述区域特征值进行整合处理，得到待嵌入的水印信息比特。

14、根据权利要求13所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述对需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值，包括步骤：

获得宏块亮度块残差系数位置码种子数；

获得与所述每一宏块对应的宏块亮度块残差系数位置码种子数中，所有比特为1的宏块亮度块残差系数位置码种子数所对应的宏块亮度块残差系数；

对所述宏块亮度块残差系数进行两两处理、折叠处理，得到所述一个扰码值。

15、根据权利要求11或14所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述获得宏块亮度残差系数位置码种子数，包括步骤：

设定一个密钥，所述密钥可称为第三密钥；

将所述第三密钥进行改装处理，得到一个二进制数；

将所述二进制数通过随机生成器进行随机化处理，这样就得到了所述宏块亮度块残差系数位置码种子数。

16、根据权利要求1所述的一种数字水印嵌入方法，其特征在于：所述需要嵌入水印的宏块对应的色度块残差系数的低位为色度块直流残差系数的最低位。

17、一种数字水印提取方法，其特征在于：所述数字水印提取方法，包括：

在需要提取水印的图像序列中随机选择需要提取水印的宏块；

在所述需要提取水印的每一宏块中提取水印，其中，所述每一宏块中提取水印为每一宏块的水印信息比特；

对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印；

将从所有宏块的得到的数字水印拼接起来，得到数字水印。

18、根据权利要求17所述的一种数字水印提取方法，其特征在于：所述在需要提取水印的图像序列中随机选择需要提取水印的宏块，包括：

根据预知的帧数、第一密钥，随机选择图像序列中需要提取水印的帧；

根据预知的规律，在所述需要提取水印的每一帧中选择需要提取水印的宏块；或包括：

根据预知的规律，在图像序列中选择图像序列中需要提取水印的帧；

根据预知的宏块个数，第二密钥，在所述需要提取水印的每一帧中随机选择需要提取水印的宏块；或包括：

根据预知的帧数、第一密钥，随机选择图像序列中需要提取水印的帧；

根据预知的宏块个数，第二密钥，在所述需要提取水印的每一帧中随机选择需要提取水印的宏块。

19、根据权利要求17所述的一种数字水印提取方法，其特征在于：对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印，具体为：

对所述每一宏块水印信息比特分别进行置乱逆处理，得到所述数字水印。

20、根据权利要求17所述的一种数字水印提取方法，其特征在于：对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印，具体为：

对需要提取水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值；

对所述每一宏块的水印信息比特和所述每一个扰码值进行归一化处理，得到所述数字水印。

21、根据权利要求17所述的一种数字水印提取方法，其特征在于：对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印，具体为：

根据需要提取水印的帧中需要提取水印的宏块个数，将图像中该需要提取水印的前一帧分成若干区域，将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值；

将所述每一宏块的水印信息比特和所述每一区域特征值进行归一化处理，得到所述数字水印。

22、根据权利要求17所述的一种数字水印提取方法，其特征在于：对所述每一宏块的水印信息比特分别进行处理，得到数字水印，具体为：

对需要提取水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值；

根据需要提取水印的帧中需要提取水印的宏块个数，将图像中该需要提取水印的前一帧分成若干区域，将所述前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值；

对所述每一宏块的水印信息比特、所述每一个扰码值以及所述每一区域特征值进行归一化处理，得到所述数字水印。

23、一种嵌入水印的图像处理装置，其特征在于：所述嵌入水印的图像处理装置包括：

选择单元，用于在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的宏块；

水印信息比特获得单元，用于获得待嵌入的水印信息比特；

嵌入单元，用于把所述水印信息比特嵌入到宏块的色度块残差系数的低位。

24、根据权利要求23所述的嵌入水印的图像处理装置，其特征在于：所述选择单元，包括：

第一帧选择单元，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧；

第一宏块选择单元，在所述需要嵌入水印的每一帧中按一定规律选择需要嵌入水印的宏块；或包括：

第二帧选择单元，在需要嵌入水印的图像序列中按一定规律选择需要嵌入水印的帧；

第二宏块选择单元，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块；或包括：

第一帧选择单元，在需要嵌入水印的图像序列中随机选择需要嵌入水印的帧；

第二宏块选择单元，在所述需要嵌入水印的每一帧中随机选择需要嵌入水印的宏块。

25、根据权利要求24所述的嵌入水印的图像处理装置，其特征在于：所述第一帧选择单元，包括：

第一改装处理单元，用于对设定的第一密钥进行处理，得到一个二进制数；

第一随机生成处理单元，用于对所述二进制数进行随机化处理，得到帧选择种子数，并对所述帧选择种子数进行移位处理，得到需要嵌入水印的图像中需要嵌入水印的帧序号。

26、根据权利要求24所述的嵌入水印的图像处理装置，其特征在于：所述第二宏块选择单元，包括：

第二改装处理单元，用于对设定的第二密钥进行处理，得到一个二进制数；

第二随机生成处理单元，用于对该二进制数进行处理，得到宏块选择种子数，并对该宏块选择种子数进行移位处理，得到需要嵌入水印的每一帧中需要嵌入水印的宏块序号。

27、根据权利要求23所述的嵌入水印的图像处理装置，其特征在于：所述水印信息比特获得单元，包括：

字符获得单元，用于提供水印字符。其中，所述字符获得单元包括：

接收单元，用于获得水印字符；

字符处理单元，用于对该水印字符进行置乱处理。

28、根据权利要求23所述的嵌入水印的图像处理装置，其特征在于：所述水印信息比特获得单元，包括：

扰码处理单元，对需要嵌入水印的每一宏块的亮度块残差系数进行处理，得到一个扰码值；

字符获得单元，包括接收单元和字符处理单元，用于提供水印字符。

整合处理单元，将该扰码值与字符获得单元处理得到的水印字符进行整合处理，得到所述待嵌入的水印信息比特。

29、根据权利要求23所述的嵌入水印的图像处理装置，其特征在于：所述水印信息比特获得单元，包括：

区域处理单元，用于根据该需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数，将图像中该需要嵌入水印的前一帧分成若干区域，将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值，即每一区域对应一个区域特征值；

字符获得单元，包括接收单元和字符处理单元，用于提供水印字符；

整合处理单元，将所述区域特征值与该水印字符进行整合处理，最终得到待嵌入的水印信息比特。

30、根据权利要求23所述的嵌入水印的图像处理装置，其特征在于：所述水印信息比特获得单元，包括：

扰码处理单元，对所述的宏块亮度块残差系数进行处理，得到扰码值；

区域处理单元，根据该需要嵌入水印的帧中需要嵌入水印的宏块个数，将图像中该需要嵌入水印的前一帧分成若干区域，将该前一帧的每一区域内的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值；

字符获得单元，包括接收单元和字符处理单元，用于提供水印字符。

整合处理单元，将所述水印字符、扰码值和区域特征值进行整合处理，得到待嵌入的水印信息比特。

31、一种提取水印的图像处理装置，其特征在于：所述提取水印的图像处理装置，包括：

确定单元，用于随机选择图像序列中需要提取水印的宏块；

宏块水印信息比特处理单元，根据宏块选择单元选定的每一帧中需要提取水印的宏块，找出每一宏块中色度块残差系数的低位，获得每一宏块中色度块残差系数的低位，并将该每一宏块中色度块残差系数的低位拼接起来，得到每一宏块水印信息比特；

水印信息比特处理单元，根据水印提取单元得到的每一宏块水印信息比特，对该每一宏块水印信息比特分别进行处理，得到数字水印，并将从所有宏块的得到的数字水印拼接起来，得到数字水印。

32、根据权利要求31所述的提取水印的图像处理装置，其特征在于：所述确定单元，包括：

第一帧确定单元，根据预知的帧数、第一密钥，随机选择图像序列中需要提取水印的帧；

第一宏块确定单元，根据预知的规律，在所述需要提取水印的每一帧中选择需要提取水印的宏块；或包括：

第二帧确定单元，根据预知的规律，在图像序列中选择图像序列中需要提取水印的帧；

第二宏块确定单元，根据预知的宏块个数，第二密钥，在所述需要提取水印的每一帧中随机选择需要提取水印的宏块；或包括：

第一帧确定单元，根据预知的帧数、第一密钥，随机选择图像序列中需要提取水印的帧；

第二宏块确定单元，根据预知的宏块个数，第二密钥，在所述需要提取水印的每一帧中随机选择需要提取水印的宏块。

33、根据权利要求31所述的提取水印的图像处理装置，其特征在于：所述水印信息比特处理单元为：

置乱逆处理单元，用于对宏块水印信息比特进行置乱逆处理，得到数字水印；

拼接单元，用于将该每一宏块中的数字水印拼接起来，得到所述数字水印。

34、根据权利要求31所述的提取水印的图像处理装置，其特征在于：所述水印信息比特处理单元为：

扰码处理单元，对所述宏块亮度块残差系数进行处理，得到扰码值；

归一化处理单元，用于对该扰码值与宏块水印信息比特进行处理，得到数字水印；

拼接单元，用于将该每一宏块中的数字水印拼接起来，得到所述数字水印。

35、根据权利要求31所述的提取水印的图像处理装置，其特征在于：所述水印信息比特处理单元为：

区域处理单元，根据当前帧中需要提取水印的宏块个数，对需要提取水印当前帧的前一帧分为若干个区域，并对所述区域的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值；

归一化处理单元，用于对该区域特征值与宏块水印信息比特进行归一化处理，得到数字水印；

拼接单元，用于将该每一宏块中的数字水印拼接起来，得到所述数字水印。

36、根据权利要求31所述的提取水印的图像处理装置，其特征在于：所述水印信息比特处理单元为：

扰码处理单元，对所述的宏块亮度块残差系数进行处理，得到扰码值；

区域处理单元，根据当前帧中需要提取水印的宏块个数，对需要提取水印当前帧的前一帧分为若干个区域，并对所述区域的宏块残差系数进行处理，得到一个区域特征值；

归一化处理单元，用于对该扰码值、区域特征值与宏块水印信息比特进行归一化处理，得到数字水印；

拼接单元，用于将该每一宏块中的数字水印拼接起来，得到所述数字水印。

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