CN107888926A - 一种强鲁棒视频二值bmp图片水印嵌入及提取方法 - Google Patents
一种强鲁棒视频二值bmp图片水印嵌入及提取方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种强鲁棒视频二值BMP图片水印嵌入及提取方法，其特征在于：包括视频水印嵌入和提取两个部分，水印为二值BMP图片，嵌入过程修改视频的帧边界最左侧的一列像素，用边界的一列像素来存储水印信息；本发明嵌入水印的视频经过翻拍后，传统视频水印在经过翻拍导致的分辨率改变、多重格式转换、帧率改变等攻击后不能提取完整视频水印。本发明增强了视频水印的鲁棒性，经过上述攻击后仍然可以提取完整清晰的水印。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种强鲁棒视频二值BMP图片水印嵌入及提取方法技术领域。
背景技术
数字多媒体已经取代了传统模拟形式，网络通信的不断发展，数字多媒体可以方便的复制传播，由此引发了日益严重的盗版和版权问题。影院播放视频在被观看者盗拍后，视频的分辨率、帧率、视频格式都发生了很大变化。传统视频水印可以抵抗部分攻击，但是在受到在翻拍过程的多重攻击后，水印信息就会丢失，不能起到追究责任，定位盗拍者的目的。另一种水印方案直接嵌入一个可见的logo叠加在视频上，一定程度上起到了版权保护的作用，但是，直接嵌入可见水印影响了用户的观看体验，并且由于水印信息可见，攻击者可以直接用另一水印图片覆盖原始水印图片。
公开的专利《一种基于时间轴扩频的抗几何攻击鲁棒视频水印方法》中，利用视频帧不同颜色分量的三层DWT变换系数之间的不同保存嵌入和提取水印所需的伪随机信息,该方法仅能对抗几何攻击，而对现实攻击中常见的重编码攻击，没有较好的抵抗性。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够抵抗重编码攻击的自适应鲁棒视频水印嵌入及提取方法。嵌入水印的视频经过翻拍后，传统视频水印在经过翻拍导致的分辨率改变、多重格式转换、帧率改变等攻击后不能提取完整视频水印。本发明增强了视频水印的鲁棒性，经过上述攻击后仍然可以提取完整清晰的水印。
本发明是通过发下技术方案实现的。
一种强鲁棒视频二值BMP图片水印嵌入及提取方法，其特征在于：包括视频水印嵌入和提取两个部分，水印为二值BMP图片，嵌入过程修改视频的帧边界最左侧的一列像素，用边界的一列像素来存储水印信息；
嵌入过程为：
(1.1)调整读取二值水印图像大小，进行Arnold置乱的到水印序列S[Nw]，总像素个数Nw＝Rw*Cw，Rw为bmp水印的行数，Cw为二指bmp水印的宽度；
(1.2)划分原始水印序列为K段，每一段包含90位数据，每一段前插入10位作为序号，得到水印序列Wi，Wi为第i段水印序列(1≤i≤k)；
(1.3)解析视频流获取视频帧，得到原始视频帧(如图3所示)，读取视频帧行数Rs；用T个像素表示水印序列中的1位，每一帧嵌入一段水印Wi，T＝Rs/100+1；
(1.4)逐帧读取视频帧，按下式进行水印嵌入；
其中P(0,y)，表示视频帧第0列，第y行的RGB像素值，Wi[y/T]表示第i段水印序列第y/T个的值，(0，0，0)代表黑色，(255，255，255)代表白色；经过上述嵌入过程后，连续T个黑色点即表示Wi中一个0，连续T个白色点即表示Wi中的1；
(1.5)修改完所有视频帧后保存修改后的视频帧到原视频；
提取过程为：
(2.1)解析含水印的视频获取视频帧，通过霍夫变换检测视频帧中的直线(如图4所示)，直线长度阈值设置为Rw/2，Rw为含有水印帧的行数，去掉端点横坐标X>20的直线；得到含有水印的像素段L，端点坐标(X0，Y0)(Xn，Yn)；
(2.2)每Td个像素提取一位水印值，Td＝Rw/100+1。按下式还原水印段W[100]，
W[k]为以一段水印序列，为水印像素段L上，第点到点总共Td个像素绿色通道值累加的平均值：
PE(Xi，Yi)为坐标(x,y)处像素点绿色通道的像素值；
(2.3)W[100]前10位为序列号，按i(0≤i≤MAX)的大小还原原始水印图片序列，MAX为读取i的最大值，i计算公式如下：
i＝W[0]*512+W[1]*256+W[2]*128+w[3]*64+W[4]*32+W[5]*16+W[6]*8+W[7]*4+W[8]*2+w[9]；
去掉Wi前十位，根据i的大小，还原的到BMP序列S’；
(2.4)Arnold逆变换还原BMP水印图片。
附图说明
图1为本发明第i段水印序列结构示意图；
图2为本发明嵌入提流程框图；
图3为本发明嵌入原始视频的一帧图像；
图4为本发明对原始视频的一帧图像直线检测的结果。
具体实施方式
见图1-4，一种自适应鲁棒视频水印嵌入及提取方法，其特征在于：包括视频水印嵌入和提取两个部分，水印为二值BMP图片，嵌入过程修改视频的帧边界最左侧的一列像素，用边界的一列像素来存储水印信息；
嵌入过程为：
(1.1)调整读取二值水印图像大小，进行Arnold置乱的到水印序列S[Nw]，总像素个数Nw＝Rw*Cw，Rw为bmp水印的行数，Cw为二指bmp水印的宽度；
(1.2)划分原始水印序列为K段，每一段包含90位数据，每一段前插入10位作为序号，得到水印序列Wi，Wi为第i段水印序列(1≤i≤k)；
(1.3)解析视频流获取视频帧，得到原始视频帧(如图3所示)，读取视频帧行数Rs；用T个像素表示水印序列中的1位，每一帧嵌入一段水印Wi，T＝Rs/100+1；
(1.4)逐帧读取视频帧，按下式进行水印嵌入；
其中P(0,y)，表示视频帧第0列，第y行的RGB像素值，Wi[y/T]表示第i段水印序列第y/T个的值，(0，0，0)代表黑色，(255，255，255)代表白色；经过上述嵌入过程后，连续T个黑色点即表示Wi中一个0，连续T个白色点即表示Wi中的1；
(1.5)修改完所有视频帧后保存修改后的视频帧到原视频；
提取过程为：
(2.1)解析含水印的视频获取视频帧，通过霍夫变换检测视频帧中的直线(如图4所示)，直线长度阈值设置为Rw/2，Rw为含有水印帧的行数，去掉端点横坐标X>20的直线；得到含有水印的像素段L，端点坐标(X0，Y0)(Xn，Yn)；
(2.2)每Td个像素提取一位水印值，Td＝Rw/100+1。按下式还原水印段W[100]，
W[k]为以一段水印序列，为水印像素段L上，第点到点总共Td个像素绿色通道值累加的平均值：
PB(Xi，Yi)为坐标(x,y)处像素点绿色通道的像素值；
(2.3)W[100]前10位为序列号，按i(0≤i≤MAX)的大小还原原始水印图片序列，MAX为读取i的最大值，i计算公式如下：
i＝W[0]*512+W[1]*256+W[2]*128+w[3]*64+W[4]*32+W[5]*16+W[6]*8+W[7]*4+W[8]*2+w[9]；
去掉Wi前十位，根据i的大小，还原的到BMP序列S’；
(2.4)Arnold逆变换还原BMP水印图片。
Claims (1)
1.一种强鲁棒视频二值BMP图片水印嵌入及提取方法，其特征在于：包括视频水印嵌入和提取两个部分，水印为二值BMP图片，嵌入过程修改视频的帧边界最左侧的一列像素，用边界的一列像素来存储水印信息；
嵌入过程为：
(1.1)调整读取二值水印图像大小，进行Arnold置乱的到水印序列S[Nw]，总像素个数Nw＝Rw*Cw，Rw为bmp水印的行数，Cw为二指bmp水印的宽度；
(1.2)划分原始水印序列为K段，每一段包含90位数据，每一段前插入10位作为序号，得到水印序列Wi，Wi为第i段水印序列(1≤i≤k)；
(1.3)解析视频流获取视频帧，得到原始视频帧(如图3所示)，读取视频帧行数Rs；用T个像素表示水印序列中的1位，每一帧嵌入一段水印Wi，T＝Rs/100+1；
(1.4)逐帧读取视频帧，按下式进行水印嵌入；
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其中P(0,y)，表示视频帧第0列，第y行的RGB像素值，Wi[y/T]表示第i段水印序列第y/T个的值，(0，0，0)代表黑色，(255，255，255)代表白色；经过上述嵌入过程后，连续T个黑色点即表示Wi中一个0，连续T个白色点即表示Wi中的1；
(1.5)修改完所有视频帧后保存修改后的视频帧到原视频；
提取过程为：
(2.1)解析含水印的视频获取视频帧，通过霍夫变换检测视频帧中的直线(如图4所示)，直线长度阈值设置为Rw/2，Rw为含有水印帧的行数，去掉端点横坐标X＞20的直线；得到含有水印的像素段L，端点坐标(X0，Y0)(Xn，Yn)；
(2.2)每Td个像素提取一位水印值，Td＝Rw/100+1。按下式还原水印段W[100]，
<mrow>
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W[k]为以一段水印序列，为水印像素段L上，第点到点(X(k+1)Td-1，Y(k+1)Td-1)总共Td个像素绿色通道值累加的平均值：
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PE(Xi，Yi)为坐标(x,y)处像素点绿色通道的像素值；
(2.3)W[100]前10位为序列号，按i(0≤i≤MAX)的大小还原原始水印图片序列，MAX为读取i的最大值，i计算公式如下：
i＝W[0]*512+W[1]*256+W[2]*128+w[3]*64+W[4]*32+W[5]*16+W[6]*8+W[7]*4+W[8]*2+w[9]；
去掉Wi前十位，根据i的大小，还原的到BMP序列S’；
(2.4)Arnold逆变换还原BMP水印图片。
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