CN103440609A - 基于内容自适应的数字作品标识嵌入及提取的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法,包括:S1.将RGB图像或视频帧划分为多个不相重叠的块;S2.从所述的多个不相重叠的块中选取至少一个块作为标识嵌入块;S3.获取所述的标识嵌入块的RGB均值;S4.在所述的RGB均值中加入水印,获得水印块,对所述的水印块的像素值进行算法处理,获得水印处理块;S5.记录所述的水印处理块的物理地址,并保存。本发明还公开了基于内容自适应的数字作品标识嵌入装置以及基于内容自适应的数字作品标识提取的方法和装置。实施本发明的一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入及提取方法和装置,能使水印方案不可见,嵌入和提取速度快,并且鲁棒性强,能够抵抗多种信号处理的攻击。
Description
技术领域
本发明涉及数字产品的版权保护领域,尤其涉及一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入及提取的方法和装置。
背景技术
随着多媒体技术的迅猛发展,数字产品的版权保护越来越受到重视,数字视频(图像)已经成为数字水印理论研究和实际应用的重点。多媒体数字水印(Digital Watermarking)技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括视频、图像、声音等)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(如视觉或听觉系统)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盗版违法者的目的。
现有技术中,通过基于大小像素块加减定值的视频水印嵌入提取方法来进行标识,但,缺点1:上述方法如果加减的定值较小,则鲁棒性差,易受攻击,提取效果差;缺点2:上述方法如果加减的定值较大,则人眼可见,影响视频的观看。
发明内容
为了解决以上的技术问题,本发明的目的在于提出一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入和提取的方法及装置,嵌入和提取速度快,并且鲁棒性强,能够抵抗多种信号处理的攻击。
本发明公开了一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法,包括:
S1.将RGB图像或视频帧划分为多个不相重叠的块;
S2.从所述的多个不相重叠的块中选取至少一个块作为标识嵌入块;
S3.获取所述的标识嵌入块的RGB均值;
S4.在所述的RGB均值中加入水印,获得水印块,对所述的水印块的像素值进行算法处理,获得水印处理块;
S5.记录所述的水印处理块的物理地址,并保存。
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法中,所述的算法处理,具体是:首先,计算像素值:
如果嵌入水印为1,
Rw=(1+p)*Rorg
Gw=(1+p)*Gorg
Bw=(1+p)*Borg
如果嵌入水印为0,
Rw=(1-p)*Rorg
Gw=(1-p)*Gorg
Bw=(1-p)*Borg
其中,Rorg为R值的均值,Gorg值为G值的均值,Borg值为B值的均值;
Rw为嵌入水印后的块的像素R值,Gw为嵌入水印后的块的像素G值,Bw为嵌入水印后的块的像素B值;
P的取值范围为:0<p<1。
其次,对所述的对Rw,Gw,Bw进行边界处理如下:
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法中,所述的水印包括:指纹或LOGO。
本发明公开了一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入装置,包括:
划分单元,用于将RGB图像或视频帧划分为多个不相重叠的块;
选取单元,用于从所述的多个不相重叠的块中选取至少一个块作为标识嵌入块;
RGB均值获取单元,用于获取所述的标识嵌入块的RGB均值;
算法处理单元,用于在所述的RGB均值中加入水印,获得水印块,对所述的水印块的像素值进行算法处理,获得水印处理块;
物理地址记录单元,用于记录所述的水印处理块的物理地址,并保存。
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识嵌入装置中,所述的算法处理,具体是:首先,计算像素值:
如果嵌入水印为1,
Rw=(1+p)*Rorg
Gw=(1+p)*Gorg
Bw=(1+p)*Borg
如果嵌入水印为0,
Rw=(1-p)*Rorg
Gw=(1-p)*Gorg
Bw=(1-p)*Borg
其中,Rorg为R值的均值,Gorg值为G值的均值,Borg值为B值的均值;
Rw为嵌入水印后的块的像素R值,Gw为嵌入水印后的块的像素G值,Bw为嵌入水印后的块的像素B值;
P的取值范围为:0<p<1。
其次,对所述的对Rw,Gw,Bw进行边界处理如下:
本发明公开了一种基于内容自适应的数字作品标识提取方法,包括:
A1.把上述的具有水印处理块的被提取帧转换到RBG空间,并按照嵌入时的规则,分割成多个互不重叠的块;
A2.根据嵌入水印时记录的已嵌水印块的物理位置信息找到每一个水印块;
A3.将所述的水印块进行算法解析。
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识提取方法中,所述的算法解析,具体是,首先计算提取值:
其中,f为提取值,
设所述的水印处理块在所述的被提取帧中的物理位置为(x,y),则其R、G、B值分别为:Rorgx,y﹑Gorgx,y﹑Borgx,y,x=1,2…n;y=1,2…n;
其次,计算提取位数,
设待求水印为mark,c为大于0小于1的经验值,则有
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识提取方法中,若所述的被提取帧为视频,则需要被提取频与原始视频帧相对应。
本发明公开了一种基于内容自适应的数字作品标识提取装置,包括:
被提取帧分割单元,用于把上述的具有水印处理块的被提取帧转换到RBG空间,并按照嵌入时的规则,分割成多个互不重叠的块;
水印块查找单元,用于根据嵌入水印时记录的已嵌水印块的物理位置信息找到每一个水印块;
算法解析单元,用于将所述的水印块进行算法解析。
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识提取装置中,所述的算法解析,具体是,首先计算提取值:
其中,f为提取值,
设所述的水印处理块在所述的被提取帧中的物理位置为(x,y),则其R、G、B值分别为:Rorgx,y﹑Gorgx,y﹑Borgx,y,x=1,2…n;y=1,2…n;
其次,计算提取位数,
设待求水印为mark,c为大于0小于1的经验值,则有
实施本发明的一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入及提取方法和装置,具有以下有益的技术效果:
所述水印方案不可见,嵌入和提取速度快,并且鲁棒性强,能够抵抗多种信号处理的攻击。
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是本发明的基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法的功能方框图;
图2是本发明的基于内容自适应的数字作品标识嵌入装置的结构方框图;
图3是本发明的基于内容自适应的数字作品标识提取方法的功能方框图;
图4是本发明的基于内容自适应的数字作品标识提取装置的结构方框图。
具体实施方式
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。
RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准,是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的,RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色,这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色,是目前运用最广的颜色系统之一。
一种基于大小为像素块的自适应的水印嵌入提取方法,该方法不仅能够使得水印不可见,而且具有强鲁棒性,能够抵御多种盗版恶意攻击。
将空域的图像或视频一帧转换到RGB色彩空间,然后在RGB色彩空间进行水印嵌入。嵌入水印的图像或视频在遭受到攻击后进行水印提取。提取时需要参考原始图像或视频帧的RGB色彩空间,最终完成水印提取。
请参阅图1,一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法,包括:
S1.将RGB图像或视频帧划分为多个不相重叠的块;
将RGB图像或视频帧任意划分为若干个不相互重叠的块,每个块的大小为nxn,n的值可取16;
S2.从所述的多个不相重叠的块中选取至少一个块作为标识嵌入块;
选取若干个的块作为水印嵌入块,每个块嵌入1bit水印。
S3.获取所述的标识嵌入块的RGB均值;
在原始视频帧中,获取当前大小的块的RGB均值,单位为n×n像素,预设参数n值为2的m次方,假设当前块RGB值的均值分别为Rorg、Gorg、Borg
S4.在所述的RGB均值中加入水印,获得水印块,对所述的水印块的像素值进行算法处理,获得水印处理块;
所述的算法处理,具体是:首先,计算像素值:
如果嵌入水印为1,
Rw=(1+p)*Rorg
Gw=(1+p)*Gorg
Bw=(1+p)*Borg
如果嵌入水印为0,
Rw=(1-p)*Rorg
Gw=(1-p)*Gorg
Bw=(1-p)*Borg
其中,Rorg为R值的均值,Gorg值为G值的均值,Borg值为B值的均值;
Rw为嵌入水印后的块的像素R值,Gw为嵌入水印后的块的像素G值,Bw为嵌入水印后的块的像素B值;
P的取值范围为:0<p<1。
其次,对所述的对Rw﹑Gw﹑Bw进行边界处理如下:
S5.记录所述的水印处理块的物理地址,并保存。
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法中,所述的水印包括:指纹或LOGO。
请参阅图2,本发明公开了一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入装置1,包括:
划分单元10,用于将RGB图像或视频帧划分为多个不相重叠的块;
选取单元20,用于从所述的多个不相重叠的块中选取至少一个块作为标识嵌入块;
RGB均值获取单元30,用于获取所述的标识嵌入块的RGB均值;
算法处理单元40,用于在所述的RGB均值中加入水印,获得水印块,对所述的水印块的像素值进行算法处理,获得水印处理块;
物理地址记录单元50,用于记录所述的水印处理块的物理地址,并保存。
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识嵌入装置中,所述的算法处理,具体是:首先,计算像素值:
如果嵌入水印为1,
Rw=(1+p)*Rorg
Gw=(1+p)*Gorg
Bw=(1+p)*Borg
如果嵌入水印为0,
Rw=(1-p)*Rorg
Gw=(1-p)*Gorg
Bw=(1-p)*Borg
其中,Rorg为R值的均值,Gorg值为G值的均值,Borg值为B值的均值;
Rw为嵌入水印后的块的像素R值,Gw为嵌入水印后的块的像素G值,Bw为嵌入水印后的块的像素B值;
P的取值范围为:0<p<1。
其次,对所述的对Rw﹑Gw﹑Bw进行边界处理如下:
请参阅图3,本发明公开了一种基于内容自适应的数字作品标识提取方法,包括:
A1.把上述的具有水印处理块的被提取帧转换到RBG空间,并按照嵌入时的规则,分割成多个互不重叠的块;
其中,每个块的大小仍为:每个块的大小仍为;nxn,具体值n可等于16。
A2.根据嵌入水印时记录的已嵌水印块的物理位置信息找到每一个水印块;
A3.将所述的水印块进行算法解析。
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识提取方法中,所述的算法解析,具体是,首先计算提取值:
其中,f为提取值,
设已知一水印处理块在视频帧中的物理位置为(x,y),在被提取帧中同样位置(x,y)的块的R、G、B值分别为:Rorgx,y;Gorgx,y;Borgx,y,
x=1,2…n;
y=1,2…n;n为自然数。
其次,计算提取位数,
设待求水印为mark,c为大于0小于1的经验值,则有
在本发明所述的基于内容自适应的数字作品标识提取方法中,若所述的被提取帧为视频,则需要被提取频与原始视频帧相对应。
请参阅图4,一种基于内容自适应的数字作品标识提取装置2,包括:
被提取帧分割单元21,用于把上述的具有水印处理块的被提取帧转换到RBG空间,并按照嵌入时的规则,分割成多个互不重叠的块;
水印块查找单元22,用于根据嵌入水印时记录的已嵌水印块的物理位置信息找到每一个水印块;
算法解析单元23,用于将所述的水印块进行算法解析。
其中,所述的算法解析,具体是,首先计算提取值:
其中,f为提取值,
设已知一水印处理块在被提取帧中的物理位置为(x,y),在被提取帧中同样位置(x,y)的块的R、G、B值分别为:Rorgx,y,Gorgx,y,Borgx,y,x=1,2…n;y=1,2…n;
其次,计算提取位数,
设待求水印为mark,c为大于0小于1的经验值,则有
实验数据一为:
设参数n=8,则待嵌水印的块大小为8×8,并设p=0.04,水印序列是:01010101010101010101010101010101,视频大小是,长度=2997帧。指纹嵌入效果详见图2,该参数下嵌入的水印基本不可见,视觉效果良好,具有较好的峰值信噪比,嵌入指纹后的针对原始视频的PSNR(峰值信噪比)为:PSNR_min:45.31;PSNR_max:55.80,并且能抵抗表1中的所有视频攻击。
表1指纹攻击及提取结果
攻击方式 | 指纹总位数 | 正确提取位数 | 错误提取位数 | 无法判断位数 |
高斯滤波 | 32 | 32 | 0 | 0 |
均值滤波 | 32 | 32 | 0 | 0 |
中值滤波 | 32 | 32 | 0 | 0 |
高斯噪声 | 32 | 32 | 0 | 0 |
DC噪声 | 32 | 32 | 0 | 0 |
调整亮度 | 32 | 32 | 0 | 0 |
调整对比度 | 32 | 32 | 0 | 0 |
MPEG2编码 | 32 | 32 | 0 | 0 |
AV录制 | 32 | 32 | 0 | 0 |
实验数据二为:
设参数n=16,则待嵌水印的块大小为16×16,并设p=0.02,水印序列为:01010101010101010101010101010101,视频视频大小是,长度=2997帧。指纹嵌入效果详见图3,该参数下嵌入的指纹基本不可见,视觉效果良好,具有较好的峰值信噪比,嵌入指纹后的针对原始视频的PSNR(峰值信噪比)为PSNR_min:46.92;PSNR_max:56.11;并能抵抗表2中的所有视频攻击。
表2指纹攻击及提取结果
攻击方式 | 指纹总位数 | 正确提取位数 | 错误提取位数 | 无法判断位数 |
高斯滤波 | 32 | 31 | 0 | 1 |
均值滤波 | 32 | 32 | 0 | 0 |
中值滤波 | 32 | 32 | 0 | 0 |
高斯噪声 | 32 | 32 | 0 | 0 |
DC噪声 | 32 | 32 | 0 | 0 |
调整亮度 | 32 | 32 | 0 | 0 |
调整对比度 | 32 | 32 | 0 | 0 |
MPEG2编码 | 32 | 32 | 0 | 0 |
AV录制 | 32 | 32 | 0 | 0 |
经测试,本算法嵌入指纹的不可见性很好,在保证视频质量的同时,仍具有很好的鲁棒性,对于一般的信号攻击有很强的抵抗能力,其中AV录制属于联合攻击,包括数模转换、编码及色度调整等,本算法仍可进行有效的抵抗。
实施本发明的一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入及提取方法和装置,具有以下有益的技术效果:
所述水印方案不可见,嵌入和提取速度快,并且鲁棒性强,能够抵抗多种信号处理的攻击。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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。
Claims (10)
1.一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法,其特征在于,包括:
S1.将RGB图像或视频帧划分为多个不相重叠的块;
S2.从所述的多个不相重叠的块中选取至少一个块作为标识嵌入块;
S3.获取所述的标识嵌入块的RGB均值;
S4.在所述的RGB均值中加入水印,获得水印块,对所述的水印块的像素值进行算法处理,获得水印处理块;
S5.记录所述的水印处理块的物理地址,并保存。
2.根据权利要求1所述的基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法,其特征在于,所述的算法处理,具体是:首先,计算像素值:
如果嵌入水印为1,则:
Rw=(1+p)*Rorg;
Gw=(1+p)*Gorg;
Bw=(1+p)*Borg;
如果嵌入水印为0,则:
Rw=(1-p)*Rorg;
Gw=(1-p)*Gorg;
Bw=(1-p)*Borg;
其中,Rorg为R值的均值,Gorg值为G值的均值,Borg值为B值的均值;
Rw为嵌入水印后的块的像素R值,Gw为嵌入水印后的块的像素G值,Bw为嵌入水印后的块的像素B值;
P的取值范围为:0<p<1。
其次,对所述的对Rw﹑Gw﹑Bw进行边界处理如下:
3.根据权利要求1所述的基于内容自适应的数字作品标识嵌入方法,其特征在于,所述的水印包括:指纹或LOGO。
4.一种基于内容自适应的数字作品标识嵌入装置,其特征在于,包括:
划分单元,用于将RGB图像或视频帧划分为多个不相重叠的块;
选取单元,用于从所述的多个不相重叠的块中选取至少一个块作为标识嵌入块;
RGB均值获取单元,用于获取所述的标识嵌入块的RGB均值;
算法处理单元,用于在所述的RGB均值中加入水印,获得水印块,对所述的水印块的像素值进行算法处理,获得水印处理块;
物理地址记录单元,用于记录所述的水印处理块的物理地址,并保存。
5.根据权利要求4所述的基于内容自适应的数字作品标识嵌入装置,其特征在于,所述的算法处理,具体是:首先,计算像素值:
如果嵌入水印为1,则:
Rw=(1+p)*Rorg;
Gw=(1+p)*Gorg;
Bw=(1+p)*Borg;
如果嵌入水印为0,则:
Rw=(1-p)*Rorg;
Gw=(1-p)*Gorg;
Bw=(1-p)*Borg;
其中,Rorg为R值的均值,Gorg值为G值的均值,Borg值为B值的均值;
Rw为嵌入水印后的块的像素R值,Gw为嵌入水印后的块的像素G值,Bw为嵌入水印后的块的像素B值;
P的取值范围为:0<p<1。
其次,对所述的对Rw,Gw,Bw进行边界处理如下:
6.一种基于内容自适应的数字作品标识提取方法,其特征在于,包括:
A1.把权利要求1至3所述的具有水印处理块的被提取帧转换到RBG空间,并按照嵌入时的规则,分割成多个互不重叠的块;
A2.根据嵌入水印时记录的已嵌水印块的物理位置信息找到每一个水印块;
A3.将所述的水印块进行算法解析。
8.根据权利要求7所述的基于内容自适应的数字作品标识提取方法,其特征在于,若所述的被提取帧为视频,则需要被提取频与原始视频帧相对应。
9.一种基于内容自适应的数字作品标识提取装置,其特征在于,包括:
被提取帧分割单元,用于把权利要求1至3所述的具有水印处理块的被提取帧转换到RBG空间,并按照嵌入时的规则,分割成多个互不重叠的块;
水印块查找单元,用于根据嵌入水印时记录的已嵌水印块的物理位置信息找到每一个水印块;
算法解析单元,用于将所述的水印块进行算法解析。
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2013
- 2013-07-24 CN CN201310314490.8A patent/CN103440609B/zh active Active
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