CN114554300B - 基于特定目标的视频水印嵌入方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种基于特定目标的视频水印嵌入方法，包括如下步骤：S100、标定任一视频帧中的目标区域，目标区域即拟嵌入水印的区域；S200、将当前帧的目标区域进行外扩，并将外扩后的区域作为相邻帧的待检测区域；S300、将当前帧的目标区域与相邻帧的待检测区域进行图像匹配，得到相邻帧中目标区域；S400、重复步骤S200和S300，获得所有视频帧中目标区域并嵌入水印即完成视频水印嵌入。先从任一帧上找到目标区域，然后以该帧的目标位置为基础，在相邻帧上进行粗略估计并修正，得到相邻帧上可能的目标区域，此时再进行图像匹配的时候，无需匹配整个视频帧，从而大大缩短了匹配的时间。

Description

基于特定目标的视频水印嵌入方法

技术领域

本发明涉及视频水印技术领域，特别涉及一种基于特定目标的视频水印嵌入方法。

背景技术

目前，由于知识产权对社会的技术创新和文化艺术创新具有很好的促进作用和保护作用，越来越多的知识产权相关的法律法规相继落地实施。短视频作为当今社会重要的信息文化传递的媒介，已经有越来越多的人通过公众号、抖音、快手等平台来分享自己的生活或者发布公司的重要信息。然而，一些优秀的视频作品或者广告代言短视频常被人进行篡改或者编辑，用作他用来获取利益，侵犯了原作者的知识产权。为了避免这种现象，原作者常在其作品中添加水印以期获得保护；水印作为知识产权保护的重要手段，不断地更新和突破，从而满足各种客户的不同需求。

目前视频水印技术主要分为两种，第一种是可见水印，即在视频播放画面中添加可见的信息或图标，这种方法是相对比较简单且速度较快，缺点是视觉可见且容易被攻击擦除，客户观看视频的体验较差。第二种是隐形水印，市场主流的视频隐形水印算法主要是通过视频帧图像从空间域转为频域，在频域中进行水印嵌入，之后再恢复到空间域，隐形水印具有不可见、不易察觉和不易擦除等诸多优点，越来越被重视。前述的通过在频域中添加水印的方案，处理耗时非常多，其比较适合图像中隐形水印的嵌入，对于视频而言，其每一帧都是一幅图像，这样即使是很短的视频，都由很多图像组成，每个图片都按照前述的方案添加水印时，需要消耗非常多的时间。

为了提高隐形水印嵌入的速度，我司于2021年6月29日提交的发明专利《水印生成、解码方法以及存储介质、电子设备》（申请号：2021107265874）中公开了一种向图像中添加水印的方法，这里的通过随机模板R和版权信息生成水印图案，再将水印图案叠加在待嵌入的图像上，相较于在频域中添加水印的方案而言，嵌入的速度快了很多。但在使用中我们发现，在整幅图像上嵌入水印，如果图像的尺寸较大，同样会使得水印的嵌入速度很慢，而一般的视频中，我们所需要保护的信息并不多，比如有些公司为了提升品牌形象，重金邀请知名度较高的明星代言，拍摄了介绍本公司产品的短视频，并发布出去；有些不发分子对短视频内容进行了增添，修改或替换一些商标、广告logo等操作，以达到宣传自己的产品的目的。在这种情况下，视频修改方一般只修改商标、广告logo等区域，对于明星的区域，一般不会做修改，此种情况下，对于整个视频页面嵌入水印的做法明显不合理，且耗时耗力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于特定目标的视频水印嵌入方法，能够在特定区域进行隐形水印的嵌入。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于特定目标的视频水印嵌入方法，包括如下步骤：S100、标定任一视频帧中的目标区域，目标区域即拟嵌入水印的区域；S200、将当前帧的目标区域进行外扩，并将外扩后的区域作为相邻帧的待检测区域；S300、将当前帧的目标区域与相邻帧的待检测区域进行图像匹配，得到相邻帧中目标区域；S400、重复步骤S200和S300，获得所有视频帧中目标区域并嵌入水印即完成视频水印嵌入。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：为了在目标区域进行水印嵌入，我们首先需要快速且准确的获取视频帧中的目标区域，这里先从任一帧上找到目标区域，然后以该帧的目标位置为基础，在相邻帧上进行粗略估计并修正，得到相邻帧上可能的目标区域，此时再进行图像匹配的时候，无需匹配整个视频帧，从而大大缩短了匹配的时间，相邻帧匹配完成后，再以该帧为基础，匹配得到下一帧上的目标区域，重复上述步骤完成特定目标区域的识别，以方便对该区域进行精准的水印嵌入。

附图说明

图1是本发明总的流程图。

具体实施方式

下面结合图1，对本发明做进一步详细叙述。

参阅图1，一种基于特定目标的视频水印嵌入方法，包括如下步骤：S100、标定任一视频帧中的目标区域，目标区域即拟嵌入水印的区域；S200、将当前帧的目标区域进行外扩，并将外扩后的区域作为相邻帧的待检测区域；S300、将当前帧的目标区域与相邻帧的待检测区域进行图像匹配，得到相邻帧中目标区域；S400、重复步骤S200和S300，获得所有视频帧中目标区域并嵌入水印即完成视频水印嵌入。为了在目标区域进行水印嵌入，我们首先需要快速且准确的获取视频帧中的目标区域，这里先从任一帧上找到目标区域，然后以该帧的目标位置为基础，在相邻帧上进行粗略估计并修正，得到相邻帧上可能的目标区域，此时再进行图像匹配的时候，无需匹配整个视频帧，从而大大缩短了匹配的时间，相邻帧匹配完成后，再以该帧为基础，匹配得到下一帧上的目标区域，重复上述步骤完成特定目标区域的识别，以方便对该区域进行精准的水印嵌入。

根据目标区域性质的不同，我们可以嵌入不同的水印。以背景技术中描述的场景为例，在明星代言的广告视频中，商标、广告logo、产品名称等一般是易修改区域，明星所在的区域一般是不易修改区域；对于一些换脸视频而言，一般脸部是易修改区域，身体部分一般是不易修改区域。故本发明中优选地，所述的目标区域包括不易修改区域和易修改区域，不易修改区域中嵌入含有版权信息的隐形水印，易修改区域中嵌入脆弱水印（又称易损水印）。这样分区域进行水印的嵌入，可以充分发挥水印的作用。对于一些短视频平台而言，他们可以不用关注版权信息，只需要关注视频是否被篡改即可；对于版权方而言，其关注的不仅是篡改情况，还需要在版权认定时能够追溯到版权信息。

进一步地，所述的各区域均由左上角横坐标x、左上角纵坐标y、宽w、高h这四个参数来描述；步骤S200中，记当前帧的目标区域为，外扩像素值为d，则相邻帧的待检测区域/>按如下公式计算：

上面公式的含义就是：向当前帧的目标区域四周均向外扩展一定的像素值d，然后在扩展后的区域中进行图像匹配，一般来说，向四周外扩的距离可以不同，本案中优选采用的是相同的外扩像素值。步骤S300中，图像匹配时输出的结果为，图像匹配是非常成熟的算法，其输出结果中的/>以待检测区域的左上角顶点为原点，因此，相邻帧中的目标区域/>需要按照如下公式计算：

。

通过这些公式，可以非常方便的计算出相邻帧中的目标区域位置。再以此目标区域位置为基础，计算其他帧的目标区域位置即可，需要说明的是，下标为1、2、4的参数，均以图像左上角顶点为原点、以水平向右方向为x轴正方向、以竖直向下方向为y正方向。

视频的种类多样，有些视频中，人物运动幅度大，如果d取值较小，可能在相邻帧中目标区域已经超过待检测区域了；有些视频中，人物运动幅度小，d取值较大会增加匹配时间。故本发明中优选地，所述的外扩像素值d通过如下步骤进行自适应调整：S201、设定d的初始值为d₀；这里的d₀可以是常数，也可以随着视频帧宽或高变化，比如为图片宽度的5%，这样的话适应性更强，对于任意宽高的视频，都能有个较为合理的外扩像素值d；S202、根据如下公式计算相邻帧中目标区域的边缘与待检测区域边缘的间隔最小值S_MIN：；S203、若S_MIN连续N次均大于设定值，则d自减∆d；若S_MIN连续N次均小于设定值，则d自增∆d，其中N为预先设定好的常数且为正整数，比如取3、4、5，∆d为预先设定好的自调整像素值，∆d可以是常数，也开始等于d乘以一个固定的百分数，比如d*5%。通过以上步骤，可以在不同的视频中对d进行自适应调整，使得本发明对绝大多数视频都能很好的适应。

步骤S100有多种具体实施方式，这里提供两种较为常见的方案供参考。

方案一，进一步地，所述的步骤S100中，通过如下方式标定目标区域：S111、给定视频中目标的标准样本图；S112、按照视频帧顺序，将标准样本图和每一帧依次进行图像匹配；S113、当匹配到标准样本图时，标定该视频帧中的目标区域。比如目标是一个明星，我们可以用该明星的正脸照片作为标准样本图，这样就能自动去寻找目标区域。

方案二，所述的步骤S100中，通过如下方式标定目标区域：S121、手动选择包括所有目标区域的视频帧；S122、手动标定所选择的视频帧中的目标区域。这里是手动的去标定视频中的目标区域。

很多视频中，目标区域不是连续出现的，可能会出现中断现象，比如某个明星拍的广告，开始该明星出来介绍产品，中间仅播放产品的信息，最后明星在露个脸，这样的话，目标区域就不连续，因此在提取整个视频中所有目标区域时需要更细节的处理。进一步地，本发明通过对视频帧添加标记来实现，所述的步骤S112中，将匹配过的视频帧标记为已匹配帧；步骤S113中，将标定的视频帧标记为关键帧；步骤S400中，重复步骤S200和S300时，若步骤S300中匹配成功，将匹配成功的视频帧标记为有效帧，若步骤S300无匹配结果时，将无匹配结果的视频帧标记为已匹配帧，并返回步骤S112中按照视频帧顺序，对除已匹配帧、关键帧和有效帧以外的其他视频帧进行图像匹配，直到所有视频帧都被标记。需要注意的是，在标记时，有的视频帧一开始被标记为已匹配帧，后来又被标记为有效帧，以最后标记的为准。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质和一种电子设备，其中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现前述任一项基于特定目标的视频水印嵌入方法。一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现前述任一项基于特定目标的视频水印嵌入方法。

Claims (7)

1.一种基于特定目标的视频水印嵌入方法，其特征在于：包括如下步骤：

S100、标定任一视频帧中的目标区域，目标区域即拟嵌入水印的区域；

S200、将当前帧的目标区域进行外扩，并将外扩后的区域作为相邻帧的待检测区域；

S300、将当前帧的目标区域与相邻帧的待检测区域进行图像匹配，得到相邻帧中目标区域；

S400、重复步骤S200和S300，获得所有视频帧中目标区域并嵌入水印即完成视频水印嵌入；

其中，所述的各区域均由左上角横坐标x、左上角纵坐标y、宽w、高h这四个参数来描述；步骤S200中，记当前帧的目标区域为，外扩像素值为d，则相邻帧的待检测区域/>按如下公式计算：

；

步骤S300中，图像匹配时输出的结果为，相邻帧中的目标区域按如下公式计算：

；

其中，所述的外扩像素值d通过如下步骤进行自适应调整：

S201、设定d的初始值为d₀；

S202、根据如下公式计算相邻帧中目标区域的边缘与待检测区域边缘的间隔最小值S_MIN：；

S203、若S_MIN连续N次均大于设定值，则d自减∆d；若S_MIN连续N次均小于设定值，则d自增∆d，其中N为预先设定好的常数且为正整数，∆d为预先设定好的自调整像素值。

2.如权利要求1所述的基于特定目标的视频水印嵌入方法，其特征在于：所述的目标区域包括不易修改区域和易修改区域，不易修改区域中嵌入含有版权信息的隐形水印，易修改区域中嵌入脆弱水印。

3.如权利要求1所述的基于特定目标的视频水印嵌入方法，其特征在于：所述的步骤S100中，通过如下方式标定目标区域：

S111、给定视频中目标的标准样本图；

S112、按照视频帧顺序，将标准样本图和每一帧依次进行图像匹配；

S113、当匹配到标准样本图时，标定该视频帧中的目标区域。

4.如权利要求1所述的基于特定目标的视频水印嵌入方法，其特征在于：所述的步骤S100中，通过如下方式标定目标区域：

S121、手动选择包括所有目标区域的视频帧；

S122、手动标定所选择的视频帧中的目标区域。

5.如权利要求3所述的基于特定目标的视频水印嵌入方法，其特征在于：所述的步骤S112中，将匹配过的视频帧标记为已匹配帧；步骤S113中，将标定的视频帧标记为关键帧；步骤S400中，重复步骤S200和S300时，若步骤S300中匹配成功，将匹配成功的视频帧标记为有效帧，若步骤S300无匹配结果时，将无匹配结果的视频帧标记为已匹配帧，并返回步骤S112中按照视频帧顺序，对除已匹配帧、关键帧和有效帧以外的其他视频帧进行图像匹配，直到所有视频帧都被标记。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一项所述的基于特定目标的视频水印嵌入方法。

7.一种电子设备，其特征在于：包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-5中任一项所述的基于特定目标的视频水印嵌入方法。