CN111932432B - 盲水印的植入方法、检测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种盲水印的植入方法、检测方法、装置、设备及存储介质，涉及图像处理领域。该方法包括：获取待加密视频中的目标图像帧；确定出盲水印在目标图像帧的频域上的植入位置；通过索贝尔算子根据盲水印的水印矩阵与植入位置上的频域系数计算盲水印像素值；将盲水印像素值填入植入位置的频域像素点上，得到盲水印植入后的图像帧；在植入后的图像帧的空域上进行标志位填入，得到加密后的图像帧。该方法可以使得在图像帧中植入的盲水印能够同时兼顾高鲁棒性与对裁剪攻击的高抵抗能力。

Description

盲水印的植入方法、检测方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及图像处理领域，特别涉及一种盲水印的植入方法、检测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

由于互联网技术的极速发展，越来越多的视频面临被盗版和泄露的风险，这对于版权方会造成重大的损失，因此，需要加强对视频的版权保护以及泄露后的溯源，其中，视频水印是视频版权保护中重要的一环。

对于视频水印，可以是以直接在像素级别进行信息植入的方式来完成图像的水印加密，或者，可以是将图像从空域转换到频域，在频域上进行信息植入来完成图像的水印加密。

但是，采用上述两种水印植入方法来植入的水印，不能兼顾水印的鲁棒性与裁剪攻击抵抗能力。

发明内容

本申请实施例提供了一种盲水印的植入方法、检测方法、装置、设备及存储介质，可以使得在图像帧中植入的盲水印能够同时兼顾高鲁棒性与对裁剪攻击的高抵抗能力。所述技术方案如下所示。

根据本申请的一方面，提供了一种盲水印的植入方法，该方法包括：

获取待加密视频中的目标图像帧；

确定出盲水印在目标图像帧的频域上的植入位置；

通过索贝尔算子根据盲水印的水印矩阵与植入位置上的频域系数计算盲水印像素值；

将盲水印像素值填入植入位置的频域像素点上，得到盲水印植入后的图像帧；

在植入后的图像帧的空域上进行标志位填入，得到加密后的图像帧。

根据本申请的另一方面，提供了一种盲水印的检测方法，该方法包括：

获取待检测视频中的目标图像帧；

根据目标图像帧中的标志位确定出原始图像帧；

在原始图像帧的频域上确定出盲水印的植入位置；

从植入位置的频域像素点上提取出目标图像帧的待检测信息；

响应于待检测信息与盲水印的水印信息之间相似度大于阈值，确定目标图像帧中的盲水印有效。

根据本申请的另一方面，提供了一种盲水印的植入装置，该装置包括：

第一获取模块，用于获取待加密视频中的目标图像帧；

第一确定模块，用于确定出盲水印在目标图像帧的频域上的植入位置；

第一计算模块，用于通过索贝尔算子根据盲水印的水印矩阵与植入位置上的频域系数计算盲水印像素值；

第一填充模块，用于将盲水印像素值填入植入位置的频域像素点上，得到盲水印植入后的图像帧；

第一填充模块，用于在植入后的图像帧的空域上进行标志位填入，得到加密后的图像帧。

根据本申请的另一方面，提供了一种盲水印的检测装置，该装置包括：

第二获取模块，用于获取待检测视频中的目标图像帧；

第二确定模块，用于根据目标图像帧中的标志位确定出原始图像帧；

第二确定模块，用于在原始图像帧的频域上确定出盲水印的植入位置；

第二提取模块，用于从植入位置的频域像素点上提取出目标图像帧的待检测信息；

第二确定模块，用于响应于待检测信息与盲水印的水印信息之间相似度大于阈值，确定目标图像帧中的盲水印有效。

根据本申请的另一方面，提供了一种计算机设备，上述计算机设备包括处理器和存储器，上述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，上述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由上述处理器加载并执行以实现如上述方面所述的盲水印的植入方法，或者，盲水印的检测方法。

根据本申请的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，上述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上述方面所述的盲水印的植入方法，或者，盲水印的检测方法。

根据本申请的另一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，上述计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，上述计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从上述计算机可读存储介质读取上述计算机指令，上述处理器执行上述计算机指令，使得上述计算机设备执行如上方面所述的盲水印的植入方法，或者，盲水印的检测方法。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:

利用索贝尔算子计算植入位置上的每一个像素点的盲水印像素值，以在纹理复杂区域植入强度大的盲水印来保证水印信息的鲁棒性和水印的不可见性，在纹理简单区域植入强度较小的盲水印来保证水印信息的不可见性；在完成盲水印在图像帧的频域上的植入后，还在图像帧的空域上进行标志位的填入以抵抗剪裁攻击；最终实现了同时保证盲水印的高鲁棒性与对裁剪攻击的高抵抗能力的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是本申请一个示例性实施例提供的计算机系统的框架图；

图2是本申请一个示例性实施例提供的盲水印的植入方法的流程图；

图3是本申请一个示例性实施例提供的空域标志位的结构示意图；

图4是本申请另一个示例性实施例提供的盲水印的植入方法的流程图；

图5是本申请另一个示例性实施例提供的盲水印的植入方法的流程图；

图6是本申请一个示例性实施例提供的盲水印的检测方法的流程图；

图7是本申请一个示例性实施例提供的盲水印的植入装置的结构框图；

图8是本申请一个示例性实施例提供的盲水印的检测装置的结构框图；

图9是本申请一个示例性实施例提供的服务器的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

首先，对本申请实施例涉及的名词进行介绍。

数字水印是指将特定的信息嵌入数字信号中，数字信号可能是音频、图片或是视频等。若要拷贝有数字水印的信号，所嵌入的信息也会一并被拷贝。数字水印可分为浮现式和隐藏式两种，前者是可被看见的水印（visible watermarking），其所包含的信息可在观看图片或视频时同时被看见。一般来说，浮现式的水印通常包含著作权拥有者的名称或标志。隐藏式水印通过改变数字信号中的部分数据来加入水印，这种对数字信号的数据改变通常不易被察觉。隐藏式水印还可以划分为盲水印与非盲水印，盲水印是指需要密钥且不需要原始数据参与生成的水印，非盲水印是指需要需要密钥与原始数据结合生成的水印。

离散余弦变换（Discrete Cosine Transform，DCT）是对实信号定义的一种变换，变换后在频域中得到的也是一个实信号，相比离散傅里叶变换（Discrete FourierTransform，DFT）而言，DCT可以减少一半以上的计算。DCT还有一个很重要的性质（能量集中特性）：大多数自然信号（声音、图像）的能量都集中在离散余弦变换后的低频部分，因而DCT在（声音、图像）数据压缩中得到了广泛的使用。由于DCT是从DFT推导出来的另一种变换，因此许多DFT的属性在DCT中仍然是保留下来的。示例性的，离散余弦变换是与傅里叶变换相关的一种变换，类似于离散傅里叶变换，但是只使用实数。离散余弦变换相当于一个长度大概是它两倍的离散傅里叶变换，这个离散傅里叶变换是对一个实偶函数进行的。离散余弦逆变换（Inverse Discrete Cosine Transformation，IDCT）函数是DCT函数的逆。

离散小波变换（Discrete Wavelet Transformation，DWT）是指将离散的输入信号经由低通滤波器，将输入信号的高频部分滤掉输出低频部分，以及将离散的输入信号经由高通滤波器，将输入信号的低频部分滤掉而输出高频部分，一般还需要对低频部分与高频部分进行降采样处理，最终离散的输出信号。使用离散小波变换将信号个别通过一个低通滤波器和一个高通滤波器，得到信号的高低频成分，而在重建原始信号的过程，即是离散小波逆变换（Inverse Discrete Wavelet Transformation，IDWT）。

索贝尔算子（Sobel）是计算机视觉领域的一种重要处理方法，主要用于获得数字图像的一阶梯度。索贝尔算子是把图像中每个像素的上下左右四领域的灰度值加权差，在边缘处达到极值从而检测边缘。索贝尔算子主要用作边缘检测。在技术上，它是一离散性差分算子，用来运算图像亮度函数的梯度之近似值。在图像的任何一点使用此算子，将会产生对应的梯度矢量或是其法矢量。

哈达玛矩阵（hadamard matrix）：是一个方阵，每个元素都是 +1 或 −1，每行都是互相正交的。其中，阿达马矩阵常用于纠错码。

鲁棒性：是指原始信号在经过多种无意或者有意的信号处理后，数字水印仍能被完整识别或者仍能被准确鉴别。常见的信号处理过程包括信道噪声、数字滤波、数模与模数转换、信号采样、移位变换、尺度变化以及有损或者无损压缩等。示例性的，具有较好鲁棒性的数字水印技术，攻击者难以用常见的图像处理（如数据压缩、低通滤波、高通滤波、图像增强、二次抽样/采样、二次量化）、几何变换与几何失真（如裁减、尺度拉伸、平移、旋转、扭曲等）、噪声干扰（椒盐噪声、高斯噪声）、多重水印的重叠等手段来破坏、删除水印或者伪造数据的版权标记。

图1示出了本申请一个实施例提供的实施环境的示意图。该实施环境可以包括：终端100和服务器120。

终端100可以是诸如手机、台式电脑、平板电脑、游戏主机、电子书阅读器、多媒体播放设备、可穿戴设备MP3播放器（Moving Picture Experts Group Audio Layer III，动态影像专家压缩标准音频层面3）、MP4（Moving Picture Experts Group Audio Layer IV，动态影像专家压缩标准音频层面4）播放器、膝上型便携计算机等电子设备。终端100中可以安装有能够为视频添加/提取水印的应用程序的客户端，例如，视频编辑程序、视频合成程序、水印添加程序、视频分享程序、视频拍摄程序、水印提取程序等。

终端100包括第一存储器和第一处理器。第一存储器中存储有第一程序；上述第一程序被第一处理器调用执行以实现视频的盲水印的植入方法和检测方法。第一存储器可以包括但不限于以下几种：随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（ReadOnly Memory，ROM）、可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM）、可擦除只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM）、以及电可擦除只读存储器（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）。第一处理器可以是一个或者多个集成电路芯片组成。可选地，第一处理器可以是通用处理器，比如，中央处理器（Central Processing Unit，CPU）或者网络处理器（Network Processor，NP）。

服务器120用于为终端100中的应用程序的客户端提供后台服务。例如，服务器120可以是上述应用程序的后台服务器。服务器120可以是一台服务器，也可以是由多台服务器组成的服务器集群，或者是一个云计算服务中心。

服务器120包括第二存储器和第二处理器。第二存储器中存储有第二程序，上述第二程序被第二处理器调用来实现本申请提供盲水印的植入方法和检测方法中的至少一种。可选地，第二存储器可以包括但不限于以下几种：RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM。可选地，第二处理器可以是通用处理器，比如，CPU或者NP。

终端100和服务器120之间可通过网络进行互相通信。该网络可以是有线网络，也可以是无线网络。

示例性的，本申请提供的盲水印的植入方法，可以由终端和服务器中的至少一种计算机设备单独完成或共同完成；本申请提供的盲水印的检测方法，可以由终端和服务器中的至少一种计算机设备完成或共同完成。例如，终端向服务器发送视频数据，由服务器进行盲水印植入或盲水印检测。

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的盲水印的植入方法的流程图。该方法可以由计算机设备来执行，例如，如图1所示的终端或服务器来执行。该方法包括以下步骤。

步骤201，获取待加密视频中的目标图像帧。

待加密视频包括至少两帧图像（图像帧）。示例性的，目标图像帧可以是一帧图像帧，或，一段时间内连续的几帧图像帧，或，按照固定时间间隔抽取出的多个图像帧，或，待加密视频的全部图像帧。

示例性的，当执行该方法的设备为终端时，待加密视频可以是用户上传的视频数据，也可以是本地存储的视频数据，还可以是通过网络下载得到的视频数据。示例性的，当执行该方法的设备为服务器时，待加密视频可以是服务器本地存储的视频数据，也可以是终端上传给服务器的视频数据。

示例性的，目标图像帧是用于植入盲水印的图像数据；计算机设备在读取待加密视频之后，对待加密视频进行拆帧处理，得到待加密视频的每一帧图像，按照预先设置的时间间隔从拆帧后的待加密视频中抽取出目标图像帧，在目标图像帧上植入盲水印，对每一帧目标图像帧植入盲水印需要执行以下步骤，计算机设备遍历每一帧目标图像帧，对每一帧目标图像帧执行以下步骤。

步骤202，确定出盲水印在目标图像帧的频域上的植入位置。

空域（spatial domain）即是像素域，在空域的处理就是像素级的处理，如在像素级的图像叠加。频域（frequency domain）是空域经过傅里叶变换的信号。任何一个波形都可以分解用多个正弦波之和，每一个正弦波都有自己的频率和振幅，所以，任意一个波形信号有自己的频率和振幅的集合，频域说的就是这个。

示例性的，本实施例中在目标图像帧的频域上植入水印，首先将空域上的目标图像帧转换至频域上，得到目标图像帧的频域图像。示例性的，可以采用离散余弦变换对目标图像帧进行空域到频域上的转换。

本实施例中盲水印是在目标图像帧的部分区域植入，因此，可以仅对盲水印植入的部分区域进行空域至频域的转换。可选地，计算机设备从YUV格式的目标图像帧中提取Y和U通道的图像，得到通道提取后的目标图像帧；将通道提取后的目标图像帧缩放至固定尺寸，得到固定尺寸的目标图像帧；对固定尺寸的目标图像帧进行N阶离散小波变换，得到小波变换后的目标图像帧；确定出小波变换后的目标图像帧中像素的低频区域；将上述低频区域进行离散余弦变换，得到低频区域的频域图像，即是完成对盲水印植入的部分区域进行空域至频域的转换。继而计算机设备在低频区域的频域图像上确定出固定位作为盲水印的植入位置。

其中，YUV是一种颜色编码方法，常使用在各个视频处理组件中。“Y”表示明亮度（Luminance、Luma），“U”和“V”则是色度、浓度（Chrominance、Chroma）。在提取目标图像帧的Y和U通道图像时，若目标图像帧是YUV格式，则可以直接提取，若目标图像帧不是YUV格式，需要将目标图像帧的格式转换为YUV格式，再提取Y和U通道图像。

步骤203，通过索贝尔算子根据盲水印的水印矩阵与植入位置上的频域系数计算盲水印像素值。

计算机设备在确定出植入位置之后，通过索贝尔算子根据水印矩阵与植入位置上的频域系数计算盲水印像素值。可选地，计算机设备通过索贝尔算子根据频域系数计算植入位置上每一个频域像素点对应的纹理复杂度，纹理复杂度用于表征图像的像素点上视觉特征的复杂程度；根据频域系数、水印矩阵与纹理复杂度计算植入位置的每一个频域像素点上的盲水印像素值。

示例性的，计算机设备获取植入位置上每一个像素点的频域系数，将频域系数作为输入值，采用索贝尔算子计算植入位置上每一个频域像素点对应的纹理复杂度，再由频域系数、水印矩阵与纹理复杂度计算植入位置的每一个频域像素点上的盲水印像素值。

其中，对盲水印像素值的计算，可以采用如下方式：对水印矩阵进行离散余弦逆变换，得到变换后的水印矩阵；将纹理复杂度和变换后的水印矩阵的乘积与频域系数相加，得到植入位置的每一个频域像素点上的盲水印像素值。可选地，频域系数可以是植入位置上每一个像素点的频域像素值。其中，上述盲水印的水印矩阵是由盲水印的水印信息预处理得到的。

步骤204，将盲水印像素值填入植入位置的频域像素点上，得到盲水印植入后的图像帧。

计算机设备将盲水印像素值填入植入位置的频域像素点上，得到盲水印植入后的图像帧。

可选地，上述盲水印植入后的图像帧可以是频域图像帧或者空域图像帧。由于步骤205中标志位的填入是在图像的空域上执行的，因此，若植入后的图像帧为频域图像帧，在得到盲水印植入的图像帧之后、标志位填入之前，计算机设备对盲水印植入后的图像帧进行频域至空域的转换，则得到盲水印植入后的图像帧对应的空域图像帧。示例性的，计算机设备将盲水印像素填入植入位置的频域像素点，得到盲水印植入后的频域图像帧，之后采用离散小波逆变换对盲水印植入后的图像帧进行频域至空域的转换，得到盲水印植入后的图像帧对应的空域图像帧。

步骤205，在植入后的图像帧的空域上进行标志位填入，得到加密后的图像帧。

计算机设备在植入后的图像帧的空域上进行标志位填入，示例性的，计算机设备将植入后的图像帧从频域转换至空域之后，在空域上进行标志位填入，最终得到加密后的图像帧。可选地，计算机设备将植入后的图像帧从频域转换至空域，得到盲水印植入后的空域图像帧，采用棋盘格式的空域标志位在植入后的空域图像帧中的固定位置进行标志位填充。示例性的，如图3所示的棋盘格式的图像块，即为在空域图像帧中填入的棋盘格式的标志位，每一个图像块分布于空域图像帧中的固定位置，在对盲水印检测时可以基于各个图像块之间的相对位置来对图像进行复原，从而抵抗剪裁攻击。

综上所述，本实施例提供的盲水印的植入方法，在确定植入位置上的每一个像素点的盲水印像素值时，利用索贝尔算子计算出植入位置上的每一个像素点的纹理复杂度，基于像素点的纹理复杂度来对盲水印进行植入，在纹理复杂的区域植入强度大的盲水印来保证水印信息的鲁棒性和水印的不可见性，在纹理简单区域植入强度较小的盲水印来保证水印信息的不可见性；在完成盲水印在图像帧的频域上的植入后，还在图像帧的空域上进行标志位的填入以抵抗剪裁攻击；最终实现了同时保证盲水印的高鲁棒性与对裁剪攻击的高抵抗能力的技术效果。

为了减轻噪声对植入盲水印的图像帧的影响，在盲水印的植入过程中还增加了降噪处理，示例性的，步骤205可以包括步骤2051至步骤2054，如图4，步骤如下。

步骤2051，对植入后的图像帧进行离散小波逆变换，得到植入后的图像帧对应的空域图像帧。

盲水印植入后的图像帧为频域上的图像帧，则计算机设备在生成盲水印植入后的图像帧之后，对植入后的图像帧进行离散小波逆变换，得到植入后的图像帧对应的空域图像帧。

步骤2052，基于噪声可见性函数从目标图像帧中提取出降噪矩阵。

噪声可见性函数（Noise Visibility Function，NVF）是反映图像局部纹理掩蔽情况的函数，表示图像中个像素对噪声的敏感程度。计算机设备将目标图像帧作为输入数据，输入至上述噪声可见性函数，由噪声可见性函数从目标图像帧中提取出降噪矩阵。

步骤2053，将空域图像帧和降噪矩阵的乘积与目标图像帧相加，得到降噪后的图像帧。

计算机设备将步骤2051得到的空域图像帧与步骤2052得到的降噪矩阵相乘，得到二者的乘积，将上述乘积与目标图像帧相加即得到降噪后的图像帧。

步骤2054，对降噪后的图像帧进行空域上标志位的填入，得到加密后的图像帧。

降噪后的图像帧为空域上的图像帧，计算机设备直接在降噪后的图像帧中填入标志位，得到加密后的图像帧。

需要说明的是，对于步骤2051与步骤2052的执行顺序，计算机设备可以先执行步骤2051再执行步骤2052，或者，先执行步骤2052再执行步骤2051，或者，同时执行步骤2051与步骤2052，本实施例中对以上两个步骤的执行顺序不加以限定。

其次，本实施例提供的是在降噪后进行标志位填入的方法，还存在降噪前进行标志位填入的方法，也即在步骤2053中采用填入了标志位的空域图像帧与降噪矩阵相乘，且将乘积与目标图像帧相加，则得到的降噪后的图像帧即是最终的加密后的图像帧。

综上所述，本实施例提供的盲水印的植入方法，在兼顾盲水印的鲁棒性与对裁剪攻击的抵抗能力的同时，还采用噪声可见性函数对植入盲水印的图像帧进行降噪，提升了盲水印植入后的图像帧的图像质量。

示例性的，对以上盲水印的植入的整体过程进行详细说明，如图5，计算机设备按照固定时间间隔从待加密视频21中抽取出目标图像帧22；将目标图像帧22转换为YUV格式，对YUV格式的目标图像帧取Y和U的通道图像，且对提取出的Y和U的通道图像进行缩放，缩放至固定尺寸，得到缩放后的图像帧23；对上述缩放后的图像帧23进行N阶离散小波变换，得到频域图像帧，确定出频域图像帧中的低频区域，对频域图像中的低频区域进行离散余弦变换与Z字形（ZigZag）变换，得到变换后的低频区域（即斜线填充区域）24；确定出变换后的低频区域24中的固定位置；

同时，计算机设备获取所需植入的水印信息31，对水印信息31进行二值化映射，得到序列“010010110…”32；通过哈达玛矩阵对序列“010010110…”32进行转换，得到序列“1,-1,1,-1,-1,1,…”33；

计算机设备结合固定位置对序列“1,-1,1,-1,-1,1,…”33进行模板化，将序列“1,-1,1,-1,-1,1,…”33基于固定位置映射为与低频区域24同一尺寸的水印矩阵35，即是将低频区域24作为模板，以固定位置作为基准将序列“1,-1,1,-1,-1,1,…”33映射至模板中，得到序列“000…00,水印数据,000000”34，对序列“000…00,水印数据,000000”34进行Z字形逆变换即可得到水印矩阵35；继续对水印矩阵进行离散余弦逆变换，得到变换后的水印矩阵36；

计算机设备取植入位置的频域系数，通过索贝尔算子根据频域系数计算植入位置上每一个频域像素点对应的纹理复杂度，采用C表示上述纹理复杂度，采用LL表示低频区域24的像素值，WT表示变换后的水印矩阵，则盲水印像素值LL_=LL+C×WT，将盲水印像素值植入低频区域24，竖线填充区域即为盲水印像素值植入后的低频区域24，最终得到盲水印植入后的频域图像帧；对上述植入后的频域图像帧进行N阶离散小波逆变换后，得到盲水印植入后的空域图像，对上述植入后的空域图像进行尺寸调整，调整至与目标图像帧同一尺寸，则得到盲水印植入后的空域图像帧37；

计算机设备将目标图像帧作为输入数据，输入至上述噪声可见性函数，由噪声可见性函数从目标图像帧中提取出降噪矩阵41，即NVF矩阵；将降噪矩阵41与植入后的空域图像帧37相乘，且将乘积与目标图像帧22相加，最终得到降噪后的视频帧42；其中，上述固定位置是指盲水印的植入位置的开始位置，N为正整数。

在得到降噪后的视频帧42之后，在降噪后的视频帧42的空域上增加标识位，最终得到加密后的图像帧。

需要说明的是，盲水印的视频帧用于对待加密视频进行加密，示例性的，计算机设备将上述加密后的视频帧加入待加密视频中，生成加密后的视频，比如，将待加密视频中的目标图像帧替换为加密后的图像帧，生成加密后的视频。

综上所述，本是实施例提供的盲水印的植入方法，在确定植入位置上的每一个像素点的盲水印像素值时，利用索贝尔算子计算出植入位置上的每一个像素点的纹理复杂度，基于像素点的纹理复杂度来对盲水印进行植入，在纹理复杂的区域植入强度大的盲水印来保证水印信息的鲁棒性和水印的不可见性，在纹理简单区域植入强度较小的盲水印来保证水印信息的不可见性；在完成盲水印在图像帧的频域上的植入后，还在图像帧的空域上进行标志位的填入以抵抗剪裁攻击；最终实现了同时保证盲水印的高鲁棒性与对裁剪攻击的高抵抗能力的技术效果。

其次，水印信息的植入是在Y和U两个通道进行的，也即多通道的水印信息的植入，更加保证了水印抵抗攻击的鲁棒性。

图6示出了本申请一个示例性实施例提供的盲水印的检测方法的流程图。该方法可以由计算机设备来执行，例如，如图1所示的终端或服务器来执行。该方法包括以下步骤。

步骤301，获取待检测视频中的目标图像帧。

计算机设备获取待检测视频，待检测视频包括至少两帧图像。示例性的，目标图像帧可以是一帧图像帧，或，一段时间内连续的几帧图像帧，或，按照固定时间间隔抽取出的多个图像帧，或，待检测视频的全部图像帧。需要说明的是，步骤301中目标图像帧的确定方法与盲水印的植入过程中目标图像帧的确定方法是相同的。

示例性的，当执行该方法的设备为终端时，待检测视频可以是用户上传的视频数据，也可以是本地存储的视频数据，还可以是通过网络下载得到的视频数据。示例性的，当执行该方法的设备为服务器时，待检测视频可以是服务器本地存储的视频数据，也可以是终端上传给服务器的视频数据。

示例性的，计算机设备在读取待检测视频之后，对待检测视频进行拆帧处理，得到待检测视频的每一帧图像，按照预先设置的时间间隔从拆帧后的待检测视频中抽取出目标图像帧，检测目标图像帧中的盲水印。其中，对每一帧目标图像帧中盲水印的检测需要执行以下步骤，计算机设备遍历每一帧目标图像帧，对每一帧目标图像帧执行以下步骤。

步骤302，根据目标图像帧中的标志位确定出原始图像帧。

目标图像帧中添加有标志位，计算机设备确定出标志位在目标图像帧中的位置，计算标志位之间的相对位置，来确定目标图像帧是否经过了裁剪和缩放的操作；若上述计算得到的相对位置与标志位添加时的相对位置相同，则确定目标图像帧并未被裁剪与缩放，将目标图像帧确定为原始图像帧；若相对位置与标志位添加时的相对位置不同，则确定目标图像帧被剪裁与缩放，对目标图像帧进行还原，示例性的，通过缩放和填充黑边恢复到原始尺寸，得到原始图像帧。

步骤303，在原始图像帧的频域上确定出盲水印的植入位置。

原始图像帧为空域上的图像帧，计算机设备将原始图像帧映射至频域上，得到原始图像帧的频域图像，示例性的，计算机设备采用离散余弦变换对原始图像帧进行空域到频域上的转换，从频域图像上确定出盲水印的植入位置。

可选地，计算机设备从YUV格式的目标图像帧中提取Y和U通道的图像，得到通道提取后的目标图像帧；将通道提取后的目标图像帧缩放至固定尺寸，得到固定尺寸的目标图像帧；对固定尺寸的目标图像帧进行N阶离散小波变换，得到小波变换后的目标图像帧；确定出小波变换后的目标图像帧中像素的低频区域；将上述低频区域进行离散余弦变换，得到低频区域的频域图像，继而计算机设备在低频区域的频域图像上确定出植入位置，其中，植入位置中包括固定位置，也即盲水印植入的开始位置。

步骤304，从植入位置的频域像素点上提取出目标图像帧的待检测信息。

计算机设备从植入位置上取水印信息长度的信息，作为待检测信息。在盲水印植入时设定了盲水印的固定位置，在计算机设备在确定出植入位置后，计算机设备从固定位置开始读取频域像素点上的信息，当读取的信息长度等于水印信息长度时停止读取，将此时得到的信息确定为待检测信息。

步骤305，响应于待检测信息与盲水印的水印信息之间相似度大于阈值，确定目标图像帧中的盲水印有效。

水印信息的头部信息为固定信息，也即水印信息的头部信息固定不变，因此，计算机设备确定出待检测信息的头部信息，将待检测信息的头部信息与固定信息进行匹配，计算待检测信息的头部信息与固定信息之间的相似度，当上述相似度大于或者等于阈值时，确定水印信息有效；当上述相似度小于阈值时，确定水印信息无效。其中，上述阈值是预先设置在计算机设备中的相似度阈值，用于检测盲水印的有效性。

综上所述，本实施例提供的盲水印的检测方法，通过在盲水印植入时添加的标志位来检测图像帧中的盲水印，能够迅速的确定出图像帧是否经过剪裁与缩放，继而通过植入位置的确定检测盲水印是否有效，进而确定出视频是否被剪裁与缩放，已经遭到盗版与泄露，进而能够迅速确定视频是否被侵权与被泄露，以更好的保护视频版权。

图7是本申请一个示例性实施例提供的盲水印的植入装置的结构框图，该装置可以通过软件、硬件、或者二者结合的形式成为服务器/终端的部分或者全部，该装置包括以下模块。

第一获取模块410，用于获取待加密视频中的目标图像帧。

第一确定模块420，用于确定出盲水印在目标图像帧的频域上的植入位置。

第一计算模块430，用于通过索贝尔算子根据盲水印的水印矩阵与植入位置上的频域系数计算盲水印像素值。

第一填充模块440，用于将盲水印像素值填入植入位置的频域像素点上，得到盲水印植入后的图像帧。

第一填充模块440，用于在植入后的图像帧的空域上进行标志位填入，得到加密后的图像帧。

在一些实施例中，第一计算模块430，包括：

第一计算子模块431，用于通过索贝尔算子根据频域系数计算植入位置上每一个频域像素点对应的纹理复杂度，纹理复杂度用于表征图像的像素点上视觉特征的复杂程度；

第二计算子模块432，用于根据频域系数、水印矩阵与纹理复杂度计算植入位置的每一个频域像素点上的盲水印像素值。

在一些实施例中，第二计算子模块432，用于对水印矩阵进行离散余弦逆变换，得到变换后的水印矩阵；将纹理复杂度和变换后的水印矩阵的乘积与频域系数相加，得到植入位置的每一个频域像素点上的盲水印像素值。

在一些实施例中，植入后的图像帧为频域上的图像帧；第一填充模块440，包括：

变换子模块441，用于对植入后的图像帧进行离散小波逆变换，得到植入后的图像帧对应的空域图像帧；

提取子模块442，用于基于噪声可见性函数从目标图像帧中提取出降噪矩阵；

降噪子模块443，用于将空域图像帧与降噪矩阵的乘积与目标图像帧相加，得到降噪后的图像帧；

填充子模块444，用于对降噪后的图像帧进行空域上标志位的填入，得到加密后的图像帧。

在一些实施例中，填充子模块444，用于采用棋盘格式的空域标志位在降噪后的图像帧中的固定位置进行标志位填入。

综上所述，本实施例提供的盲水印的植入装置，在确定植入位置上的每一个像素点的盲水印像素值时，利用索贝尔算子计算出植入位置上的每一个像素点的纹理复杂度，基于像素点的纹理复杂度来对盲水印进行植入，在纹理复杂的区域植入强度大的盲水印来保证水印信息的鲁棒性和水印的不可见性，在纹理简单区域植入强度较小的盲水印来保证水印信息的不可见性；在完成盲水印在图像帧的频域上的植入后，还在图像帧的空域上进行标志位的填入以抵抗剪裁攻击；最终实现了同时保证盲水印的高鲁棒性与对裁剪攻击的高抵抗能力的技术效果。

图8是本申请一个示例性实施例提供的盲水印的检测装置的结构框图，该装置可以通过软件、硬件、或者二者结合的形式成为服务器/终端的部分或者全部，该装置包括以下模块。

第二获取模块510，用于获取待检测视频中的目标图像帧。

第二确定模块520，用于根据目标图像帧中的标志位确定出原始图像帧。

第二确定模块520，用于在原始图像帧的频域上确定出盲水印的植入位置。

第二提取模块530，用于从植入位置的频域像素点上提取出目标图像帧的待检测信息。

第二确定模块520，用于响应于待检测信息与盲水印的水印信息之间相似度大于阈值，确定目标图像帧中的盲水印有效。

综上所述，本实施例提供的盲水印的检测装置，通过在盲水印植入时添加的标志位来检测图像帧中的盲水印，能够迅速的确定出图像帧是否经过剪裁与缩放，继而通过植入位置的确定检测盲水印是否有效，进而确定出视频是否被剪裁与缩放，已经遭到盗版与泄露，进而能够迅速确定视频是否被侵权与被泄露，以更好的保护视频版权。

图9示出了本申请一个示例性实施例提供的服务器的结构示意图。该服务器可以作为图1所示的计算机系统100中的服务器120。

服务器600包括中央处理单元（CPU，Central Processing Unit）601、包括随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）602和只读存储器（ROM，Read Only Memory）603的系统存储器604，以及连接系统存储器604和中央处理单元601的系统总线605。服务器600还包括帮助计算机内的各个器件之间传输信息的基本输入/输出系统（I/O系统，InputOutput System）606，和用于存储操作系统613、应用程序614和其他程序模块615的大容量存储设备607。

基本输入/输出系统606包括有用于显示信息的显示器608和用于用户输入信息的诸如鼠标、键盘之类的输入设备609。其中显示器608和输入设备609都通过连接到系统总线605的输入输出控制器610连接到中央处理单元601。基本输入/输出系统606还可以包括输入输出控制器610以用于接收和处理来自键盘、鼠标、或电子触控笔等多个其他设备的输入。类似地，输入输出控制器610还提供输出到显示屏、打印机或其他类型的输出设备。

大容量存储设备607通过连接到系统总线605的大容量存储控制器（未示出）连接到中央处理单元601。大容量存储设备607及其相关联的计算机可读介质为服务器600提供非易失性存储。也就是说，大容量存储设备607可以包括诸如硬盘或者紧凑型光盘只读存储器（CD-ROM，Compact Disc Read Only Memory）驱动器之类的计算机可读介质（未示出）。

计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、可擦除可编程只读存储器（EPROM，Erasable Programmable Read Only Memory）、带电可擦可编程只读存储器（EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、闪存或其他固态存储其技术，CD-ROM、数字通用光盘（DVD，Digital Versatile Disc）或固态硬盘（SSD，Solid State Drives）、其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备。其中，随机存取记忆体可以包括电阻式随机存取记忆体（ReRAM，Resistance RandomAccess Memory）和动态随机存取存储器（DRAM，Dynamic Random Access Memory）。当然，本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器604和大容量存储设备607可以统称为存储器。

根据本申请的各种实施例，服务器600还可以通过诸如因特网等网络连接到网络上的远程计算机运行。也即服务器600可以通过连接在系统总线605上的网络接口单元611连接到网络612，或者说，也可以使用网络接口单元611来连接到其他类型的网络或远程计算机系统（未示出）。

上述存储器还包括一个或者一个以上的程序，一个或者一个以上程序存储于存储器中，被配置由CPU执行。

在一个可选的实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的盲水印的植入方法和盲水印的检测方法。

在一个可选的实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的盲水印的植入方法和盲水印的检测方法。

可选地，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取记忆体（RAM，Random Access Memory）、固态硬盘（SSD，Solid State Drives）或光盘等。其中，随机存取记忆体可以包括电阻式随机存取记忆体（ReRAM，Resistance RandomAccess Memory）和动态随机存取存储器（DRAM，Dynamic Random Access Memory）。上述本申请实施例序号仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，所述计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从所述计算机可读存储介质读取所述计算机指令，所述处理器执行所述计算机指令，使得所述计算机设备执行如上方面所述的盲水印的植入方法和盲水印的检测方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的可选的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盲水印的植入方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待加密视频中的目标图像帧；

确定出盲水印在所述目标图像帧的频域上的植入位置；

通过索贝尔算子根据所述盲水印的水印矩阵与所述植入位置上的频域系数计算盲水印像素值；

将所述盲水印像素值填入所述植入位置的频域像素点上，得到所述盲水印植入后的图像帧；

在所述植入后的图像帧的空域上进行标志位填入，得到加密后的图像帧。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过索贝尔算子根据所述盲水印的水印矩阵与所述植入位置上的频域系数计算盲水印像素值，包括：

通过所述索贝尔算子根据所述频域系数计算所述植入位置上每一个频域像素点对应的纹理复杂度，所述纹理复杂度用于表征图像的像素点上视觉特征的复杂程度；

根据所述频域系数、所述水印矩阵与所述纹理复杂度计算所述植入位置的每一个频域像素点上的所述盲水印像素值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域系数、所述水印矩阵与所述纹理复杂度计算所述植入位置的每一个频域像素点上的所述盲水印像素值，包括：

对所述水印矩阵进行离散余弦逆变换，得到变换后的水印矩阵；

将所述纹理复杂度和所述变换后的水印矩阵的乘积与所述频域系数相加，得到所述植入位置的每一个频域像素点上的所述盲水印像素值。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述植入后的图像帧为所述频域上的图像帧；

所述在所述植入后的图像帧的空域上进行标志位的填入，得到加密后的图像帧，包括：

对所述植入后的图像帧进行离散小波逆变换，得到所述植入后的图像帧对应的空域图像帧；

基于噪声可见性函数从所述目标图像帧中提取出降噪矩阵；

将所述空域图像帧与所述降噪矩阵的乘积与所述目标图像帧相加，得到降噪后的图像帧；

对所述降噪后的图像帧进行所述空域上标志位的填入，得到所述加密后的图像帧。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述降噪后的图像帧进行所述空域上标志位的填入，包括：

采用棋盘格式的空域标志位在所述降噪后的图像帧中的固定位置进行标志位填入。

6.一种盲水印的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待检测视频中的目标图像帧；

根据所述目标图像帧中的标志位确定出原始图像帧；

在所述原始图像帧的频域上确定出盲水印的植入位置；

从所述植入位置的频域像素点上提取出所述目标图像帧的待检测信息；

响应于所述待检测信息与所述盲水印的水印信息之间相似度大于阈值，确定所述目标图像帧中的所述盲水印有效。

7.一种盲水印的植入装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取待加密视频中的目标图像帧；

第一确定模块，用于确定出盲水印在所述目标图像帧的频域上的植入位置；

第一计算模块，用于通过索贝尔算子根据所述盲水印的水印矩阵与所述植入位置上的频域系数计算盲水印像素值；

第一填充模块，用于将所述盲水印像素值填入所述植入位置的频域像素点上，得到所述盲水印植入后的图像帧；

所述第一填充模块，用于在所述植入后的图像帧的空域上进行标志位填入，得到加密后的图像帧。

8.一种盲水印的检测装置，其特征在于，所述装置包括：

第二获取模块，用于获取待检测视频中的目标图像帧；

第二确定模块，用于根据所述目标图像帧中的标志位确定出原始图像帧；

所述第二确定模块，用于在所述原始图像帧的频域上确定出盲水印的植入位置；

第二提取模块，用于从所述植入位置的频域像素点上提取出所述目标图像帧的待检测信息；

所述第二确定模块，用于响应于所述待检测信息与所述盲水印的水印信息之间相似度大于阈值，确定所述目标图像帧中的所述盲水印有效。

9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至5任一所述的盲水印的植入方法，或者，如权利要求6所述的盲水印的检测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求1至5任一所述的盲水印的植入方法，或者，如权利要求6所述的盲水印的检测方法。

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