CN117014625A - 视频水印处理方法 - Google Patents

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CN117014625A CN202310868262.9A CN202310868262A CN117014625A CN 117014625 A CN117014625 A CN 117014625A CN 202310868262 A CN202310868262 A CN 202310868262A CN 117014625 A CN117014625 A CN 117014625A
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Abstract

本申请实施例提供一种视频水印处理方法，该方法包括：对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列；对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列；从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列；将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频。本申请实施例提供的视频水印处理方法，通过从第一视频帧序列中筛选需要嵌入水印的第二视频帧序列，将待嵌入的第一水印序列嵌入第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频，提高了水印嵌入的不可见性。

Description

视频水印处理方法
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种视频水印处理方法。
背景技术
随着视频影视服务的流行，以及手机、摄像机等移动拍摄设备的普及，人们在在移动互联网上发布和获取视频内容也变得越来越容易。与此同时，数字视频的版权保护被重视起来。
视频水印技术为数字视频的版权保护提供了很好的解决方案。传统的视频水印算法分为空间域算法和变换域算法。其中，空间域算法直接修改视频帧的像素来嵌入水印，运行效率高；变换域算法通过对视频帧进行数学变换，将水印信息嵌入到变换域中，然后将变换域反变换回空域，从而实现在视频中添加水印的目的，具有较好的鲁棒性和不可见性，但是计算复杂度高。
水印不可见性和鲁棒性是视频水印算法中最需要被关注的两个性能指标。针对水印不可见性，需要重点考虑如何选取一个好的水印嵌入帧和嵌入位置；针对水印的鲁棒性，重点考虑的攻击类型包括编辑处理攻击、几何攻击和去同步攻击等等。相对来讲，视频水印处理算法抵抗几何攻击的能力和水平是目前视频水印技术领域最关注和最需要迫切解决的问题，特别是在不同网络终端展示的视频可能存在分辨率改变、局部出现字幕、遮挡等操作，目前的视频水印处理方案很难完美地解决这一问题。
发明内容
针对相关技术存在的上述问题，本申请实施例提供一种视频水印处理方法。
第一方面，本申请实施例提供一种视频水印处理方法，包括：
对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列；
对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列；
从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列；
将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频。
在一些实施例中，所述第一视频帧序列中的任一视频帧包括R通道、G通道和B通道，所述从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列，包括：
对于所述第一视频帧序列中的任一视频帧，从所述R通道、所述G通道和所述B通道中选择两个通道分别为第一通道和第二通道；
基于所述第一视频帧序列中的当前视频帧的第一通道和第二通道，以及所述当前视频帧的前一视频帧的第一通道和第二通道，确定是否选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；
按顺序完成所述第一视频帧序列中所有视频帧的筛选，得到所述第二视频帧序列。
在一些实施例中，所述确定是否选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧，包括：
提取所述当前视频帧的第一通道的第一特征序列和第二通道的第二特征序列，提取所述前一视频中的第一通道的第一特征序列和第二通道的第二特征序列；
确定所述当前视频帧的第一通道的第一特征序列和所述前一视频帧的第一通道的第一特征序列的第一相关性值，确定所述当前视频帧的第二通道的第二特征序列和所述前一视频帧的第二通道的第二特征序列的第二相关性值；
对所述第一相关性值和所述第二相关性值取平均值，并将所述平均值与预设阈值进行比较；
在所述平均值小于所述预设阈值的情况下，选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；或者，在所述平均值大于或等于所述预设阈值的情况下，不选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧。
在一些实施例中，所述将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，包括：
对于所述第二视频帧序列中的每一视频帧，基于所述每一视频帧的第三通道完成水印嵌入；
其中，所述第三通道为除所述第一通道和所述第二通道之外的通道。
在一些实施例中，所述基于所述每一视频帧的第三通道完成水印嵌入，包括：
对所述第三通道的色度矩阵进行分块；
计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列成第一色度均值矩阵；
对所述第一色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到第一变换系数矩阵；
利用第一密钥从所述第一变换系数矩阵中选择多个系数对，并通过修改系数对的系数值完成水印嵌入。
在一些实施例中，所述通过修改系数对的系数值完成水印嵌入，满足如下修改原则：
若wi＝0：
若wi＝1：
其中，(a1i,b1i)表示所述第一变换系数矩阵中关于主对角线对应的两个位置对应的系数值构成的一个系数对，wi表示所述待嵌入的第一水印序列中第i位的值，i＝1,2,…,L，L表示所述待嵌入的第一水印序列的长度，α表示水印嵌入强度。
在一些实施例中，所述方法还包括：
对待提取水印的视频进行解码处理，得到第三视频帧序列；
从所述第三视频帧序列中筛选出需要提取水印的第四视频帧序列；
从所述第四视频帧序列中的每一视频帧提取第二水印序列，基于所述第四视频帧序列中的每一视频帧对应的所述第二水印序列，确定第三水印序列并进行解码处理。
在一些实施例中，所述从所述第四视频帧序列中的每一视频帧提取第二水印序列，包括：
对所述第四视频帧序列中的每一视频帧的第三通道的色度矩阵进行分块，计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列成第二色度均值矩阵；
对所述第二色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到第二变换系数矩阵；
利用第二密钥从所述第二变换系数矩阵中选择多个系数对，并基于系数对的系数值提取第二水印序列。
在一些实施例中，所述基于系数对的系数值提取第二水印序列，满足如下规则：
其中，(a2i,b2i)表示所述第二变换系数矩阵中关于主对角线对应的两个位置对应的系数值构成的一个系数对，表示提取出的第二水印序列中第i位的值，i＝1,2,…,L，L表示第二水印序列的长度。
在一些实施例中，所述基于所述第四视频帧序列中的每一视频帧对应的所述第二水印序列，确定第三水印序列，包括：
基于所述第四视频帧序列中任意两个视频帧对应的所述第二水印序列之间的第三相关性值，确定相关度矩阵；
对所述相关度矩阵中的每一行向量中的元素进行求和，基于最大和值确定所述第三水印序列。
第二方面，本申请实施例还提供一种视频水印处理装置，包括：
第一编码模块，用于对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列；
第一解码模块，用于对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列；
第一筛选模块，用于从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列；
嵌入模块，用于将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频。
第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一方面所述任一种视频水印处理方法。
第四方面，本申请实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述任一种视频水印处理方法。
第五方面，本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述任一种视频水印处理方法。
本申请实施例提供的视频水印处理方法，通过从第一视频帧序列中筛选需要嵌入水印的第二视频帧序列，将待嵌入的第一水印序列嵌入第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频，提高了水印嵌入的不可见性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本申请实施例提供的视频水印处理方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的视频水印处理装置的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
网络视频内容具有易于复制、分发、加工和快速传输等特点，受版权保护的网络视频作品被随意传播的现象普遍存在，对数字视频的版权保护迫在眉睫。
视频水印技术为数字视频版权保护问题提供了很好的解决方案，它将一个含有标识版权的水印不可察觉地嵌入到视频中；当发生版权纠纷时，可以通过提取水印来识别视频的所有权。视频水印技术虽然已有二十余年的发展历史，并且取得很大的进展，但是在学术研究和工程应用上，仍然存在一些亟待解决的问题。
传统的视频水印算法分为空间域算法和变换域算法两类。
视频水印空间域算法直接修改视频帧的像素来嵌入水印，运行效率高。
视频水印变换域算法(Transform Domain Algorithm for Video Watermarking)通过对视频帧进行数学变换，将水印信息嵌入到变换域中，然后将变换域反变换回空域，从而实现在视频中添加水印的目的，具有较好的鲁棒性和不可见性，但是计算复杂度高。变换方式例如：离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)、离散余弦变换(DiscreteCosine Transform,DCT)、离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)、奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)、离散多小波变换(Discrete MultiwaveletTransformation,DMT)、轮廓波变换(Contourlet Transform,CT)、双树复小波变换(Dual-Tree Complex Wavelet Transform，DT CWT)等。视频水印变换域算法的有点在于具有较好的不可见性，即嵌入水印后对视频的质量影响较小，以及具有较高的鲁棒性，即能够抵抗一定程度的攻击和压缩。但是计算复杂度较高。
水印不可见性和水印鲁棒性是视频水印算法最需要关注的两个性能指标。前者是指嵌入在视频中的水印要能够不被人眼所察觉，即视频播放过程中，观看者无法发现水印的真实存在；后者是指含有水印的视频在传播和使用中，如果遭受了一定程度的有意或无意的攻击，水印仍然能够被准确地提取出来。
为保证水印不可见性，如何选择一个好的水印嵌入帧和嵌入位置是研究者们一直在探索的问题；为了保证水印的鲁棒性，人们重点考虑的攻击类型包括编辑处理攻击、几何攻击和去同步攻击；而相对来讲，视频水印算法抵抗几何攻击的能力和水平是目前视频水印技术领域最关注和最需要迫切解决的问题，特别是在不同网络终端展示的视频可能存在分辨率改变、局部出现字幕、遮挡等操作，目前的视频水印算法很难完美地解决这一问题。
针对相关技术存在的上述问题，本申请实施例提供一种视频水印处理方法，通过从第一视频帧序列中筛选需要嵌入水印的第二视频帧序列，将待嵌入的第一水印序列嵌入第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频，提高了水印嵌入的不可见性。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
图1是本申请实施例提供的视频水印处理方法的流程示意图之一，如图1所示，该方法至少包括以下步骤：
步骤101、对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列。
具体地，对原始水印进行编码处理，可以通过映射关系将水印信息转换为特定的编码形式，具体可以包括定义映射关系、分析原始水印、映射编码和生成编码水印等步骤。通过对原始水印进行编码处理，获取到待嵌入的第一水印序列，以便于后续的嵌入。
例如，原始水印可以是一定长度的0-1字符串、一定长度的-1/+1字符串、一定长度的由字母、数字、下划线等组成的字符串、一定尺寸的二值小图像等。编码形式可以是0-1二值序列。
具体地，可以通过映射关系将上述任意一种原始水印映射成特定长度的0-1二值序列。然后将所述0-1二值序列采用密钥key1进行位置置乱，再结合纠错编码，得到长度为L的待嵌入的第一水印序列，表示为W＝[w1,w2,…,wL]。
其中，关于原始水印的编码形式，以及如何定义原始水印到上述0-1二值序列之间的映射关系，以及纠错编码等，本申请实施例并不作出限制。
步骤102、对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列。
具体地，原始视频为经过编码后的视频数据，因此需要根据其编码方式进行相应的解码，获得完整的视频帧序列。
在本申请中，对原始视频进行解码处理后，所有视频帧按照时间顺序进行排列，获取到第一视频帧序列。视频帧序列中的每一视频帧，都可以看作是一幅完整的图像。
步骤103、从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列。
具体地，步骤102中获取到的第一视频帧序列，为提高水印的不可见性，并不需要每一视频帧都进行水印嵌入。因此，从第一视频帧序列中进行筛选，选择出部分视频帧，选择出的部分视频帧同样可以按照时间顺序排列，组成第二视频帧序列。
步骤104、将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，进行编码处理后获取嵌入水印后的视频。
具体地，基于步骤101中获取到的待嵌入的第一水印序列，嵌入到第二视频帧序列中，用嵌入水印后的视频帧替换掉嵌入水印前的视频帧，进行编码处理后获取到嵌入水印后的视频。
步骤104中的编码处理，与步骤102中的解码处理，应当是相互对应的，即采用同样的编码格式和码率等参数，完成嵌入水印后的视频的编码处理。
本申请实施例提供的视频水印处理方法，通过从第一视频帧序列中筛选需要嵌入水印的第二视频帧序列，将待嵌入的第一水印序列嵌入第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频，提高了水印嵌入的不可见性。
在一些实施例中，所述第一视频帧序列中的任一视频帧包括R通道、G通道和B通道，步骤103、从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列，具体包括：
对于所述第一视频帧序列中的任一视频帧，从所述R通道、所述G通道和所述B通道中选择两个通道分别为第一通道和第二通道；
基于所述第一视频帧序列中的当前视频帧的第一通道和第二通道，以及所述当前视频帧的前一视频帧的第一通道和第二通道，确定是否选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；
按顺序完成所述第一视频帧序列中所有视频帧的筛选，得到所述第二视频帧序列。
具体地，RGB通道是一种用于表示彩色图像的色彩模式，代表着红(Red)、绿(Green)和蓝(Blue)三个基本颜色通道。对于原始的第一视频帧序列，每一视频帧都包含R通道、G通道和B通道。
在筛选需要嵌入水印的第二视频帧序列时，对第一视频帧序列中任一视频帧的R通道、G通道和B通道三个通道分别进行处理，选择其中两个通道用于选择需要嵌入水印的视频帧，被选择的两个通道分别记为第一通道和第二通道，未被选择的通道记为第三通道。例如，第一通道和第二通道为R通道和G通道，则第三通道为B通道。例如，第一通道和第二通道为R通道和B通道，则第三通道为G通道。
对于第一视频帧序列中的当前视频帧，利用当前视频帧的第一通道和第二通道，以及当前视频帧的前一视频帧的第一通道和第二通道，确定是否选择当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧。
按照一定顺序(例如时间顺序)完成第一视频帧序列中所有视频帧的筛选，并按照一定顺利(例如时间顺序)排列所有需要嵌入水印的视频帧，得到需要嵌入水印的第二视频帧序列。
本申请实施例提供的视频水印处理方法，通过RGB通道完成视频水印嵌入过程中需要嵌入水印的视频帧的筛选，可以有效地保护视频的版权和完整性，在水印提取时，可以从视频帧的RGB图像中提取嵌入的水印信息，从而为视频的版权认证等提供基本依据。
在一些实施例中，所述确定是否选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧，包括：
提取所述当前视频帧的第一通道的第一特征序列和第二通道的第二特征序列，提取所述前一视频中的第一通道的第一特征序列和第二通道的第二特征序列；
确定所述当前视频帧的第一通道的第一特征序列和所述前一视频帧的第一通道的第一特征序列的第一相关性值，确定所述当前视频帧的第二通道的第二特征序列和所述前一视频帧的第二通道的第二特征序列的第二相关性值；
对所述第一相关性值和所述第二相关性值取平均值，并将所述平均值与预设阈值进行比较；
在所述平均值小于所述预设阈值的情况下，选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；或者，在所述平均值大于或等于所述预设阈值的情况下，不选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧。
具体地，以被选择的第一通道和第二通道为R通道和G通道，未被选择的第三通道为B通道为例，基于所述第一视频帧序列中的当前视频帧的第一通道和第二通道，以及所述当前视频帧的前一视频帧的第一通道和第二通道，确定是否选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧，具体可以包括以下步骤：
步骤a、提取当前视频帧的R通道的第一特征序列和G通道的第二特征序列，提取前一视频中的R通道的第一特征序列和G通道的第二特征序列。
具体地，在选择需要嵌入水印的视频帧时，本申请重点考虑所需要选择的嵌入水印的视频帧要与其时序上的前一视频帧存在较大视觉差异，这样在视频播放过程中，前一视频帧与被选择的当前视频帧的快速切换，能够使得水印的隐蔽性更好，更不易被察觉。
RGB通道特征序列，是指将每个通道的像素值按照一定的顺序排列个一个序列，可以通过对通道图像进行预处理，例如调整亮度、对比度等，然后对通道图像进行空间转换，将二维图像转换为一维特征序列，例如通过按行或者按列将像素值连接起来的方式。
色度矩阵是用于表示视频帧中颜色信息的矩阵，可以用于RGB通道特征序列的提取。在视频处理中，色彩通常由亮度和色度两个分量组成，亮度表示视频帧的明暗程度，色度表示视频帧的颜色信息。色度矩阵为视频帧的色度分量构建了一个数值矩阵，其中的每个元素代表了视频帧的特定颜色分量在视频帧中的相对强度。
在一种实现方式中，对第一视频帧序列中的当前视频帧，首先对R通道和G通道色度矩阵分别进行分块处理，分块大小为m1×n1，则可得分块个数为K＝l1×k1，其中l1＝M/m1，k1＝N/n1，M和N分别代表色度矩阵(即视频帧)的高度和宽度。
然后计算每个分块的色度值的平均值，并按顺序排列得到当前视频帧R通道的第一特征序列R1＝[r11,r12,…,r1K]和当前视频帧G通道的第二特征序列G1＝[g11,g12,…,g1K]，长度为K。
对第二视频帧序列中当前视频帧的前一视频帧，同样执行上述操作，得到前一视频帧R通道的第一特征序列R0＝[r01,r02,…,r0K]和前一视频帧G通道的第二特征序列G0＝[g01,g02,…,g0K]，长度为K。
步骤b、确定所述当前视频帧R通道的第一特征序列和所述前一视频帧R通道的第一特征序列的第一相关性值，确定所述当前视频帧G通道的第二特征序列和所述前一视频帧G通道的第二特征序列的第二相关性值。
具体地，对当前视频帧和前一视频帧的特征序列求取相关性值。
仍然以基于色度矩阵获取特征序列为例：
求取当前视频帧R通道的第一特征序列和前一视频帧R通道的第一特征序列的第一相关性值fr如下：
求取当前视频帧G通道的第二特征序列和前一视频帧G通道的第二特征序列的第二相关性值fg如下：
步骤c、对所述第一相关性值和所述第二相关性值取平均值，并将所述平均值与预设阈值进行比较。
具体地，获取到相关性值之后，对第一相关性值和第二相关性值求取平均值，并将平均值与预设阈值进行比较，从而确定是否选择当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧。利用两个通道分量的特征序列来进行当前视频帧和前一视频帧的相关性值的确定，相较于仅利用一个通道分量的特征序列可以有效地避免偶然性。
步骤d、在所述平均值小于所述预设阈值的情况下，选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；或者，在所述平均值大于或等于所述预设阈值的情况下，不选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧。
具体地，记预设阈值为Th1，满足：
当时，当前视频帧被选择为需要嵌入水印的视频帧；
当时，当前视频帧不被选择需要嵌入水印的视频帧。
对第一视频帧序列中的每一视频帧均执行步骤a至步骤d，即可筛选出所有需要嵌入水印的视频帧，按照一定顺序(例如时间顺序)排列得到第二视频帧序列。
本申请实施例提供的视频水印处理方法，提取第一视频帧序列中当前视频帧及其前一视频帧的特征序列，并求取相同通道分量的特征序列的相关性值，利用两个通道分量的相关性值的平均值和预设阈值之间的大小关系，确定选择相关性值的平均值小于预设阈值的当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧，确保被选择的嵌入水印的视频帧要与其时序上的前一视频帧存在较大视觉差异，这样在视频播放过程中，前一视频帧与被选择的当前视频帧的快速切换，能够使得水印的隐蔽性更好，更不易被察觉。
在一些实施例中，所述将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，包括：
对于所述第二视频帧序列中的每一视频帧，基于所述每一视频帧的第三通道的色度矩阵完成水印嵌入；
其中，所述第三通道为除所述第一通道和所述第二通道之外的通道。
具体地，前述步骤中，将第一通道和第二通道用于需要嵌入水印的视频帧的选择中，未被选择的第三通道则用于水印嵌入步骤中。
对于需要嵌入水印的第二视频帧序列中的每一视频帧，基于第三通道完成待嵌入的第一水印序列中的水印嵌入。
在一些实施例中，所述基于所述每一视频帧的第三通道完成水印嵌入，包括：
对所述第三通道的色度矩阵进行分块；
计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列成第一色度均值矩阵；
对所述第一色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到第一变换系数矩阵；
利用第一密钥从所述第一变换系数矩阵中选择多个系数对，并通过修改系数对的系数值完成水印嵌入。
具体地，以第三通道为B通道进行说明，针对第二视频帧序列中的每一视频帧，基于第三通道完成水印嵌入，具体可以包括：
步骤a、对B通道的色度矩阵进行分块处理。
步骤b、统计每个分块的色度均值，按照升序或者降序组成第一色度均值矩阵。
具体地，对B通道的色度矩阵进行分块，分块大小设定为m2×n2，则可得分块个数为l2×k2，其中l2＝M/m2，k2＝N/n2，M和N分别代表色度矩阵(即视频帧)的高度和宽度。
计算每个分块的色度值的均值，按照次序(升序或者降序)排列成一个l2×k2大小的第一色度均值矩阵。
步骤c、对第一色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到尺寸为l2×k2的第一变换系数矩阵。
步骤d、利用第一密钥从第一变换系数矩阵中选择若干个系数对，并通过修改系数对的系数值嵌入水印。
具体地，利用第一密钥key1从第一变换系数矩阵中选择L对系数对，表示为[(a11,b11),(a12,b12),…,(a1L,b1L)]，其中a1i和b1i是所述第一变换系数矩阵中关于主对角线对称的两个位置对应的系数值，i＝1,2,…,L，L表示所述待嵌入的第一水印序列的长度。
其次，通过修改系数对来实现对第二视频帧序列的水印嵌入。
在一些实施例中，通过修改系数对的系数值完成水印嵌入，满足如下修改规则：
若wi＝0：
若wi＝1：
其中，(a1i,b1i)表示所述第一变换系数矩阵中关于主对角线对应的两个位置对应的系数值构成的一个系数对，wi表示所述待嵌入的第一水印序列中第i位的值，i＝1,2,…,L，L表示所述待嵌入的第一水印序列的长度，α表示水印嵌入强度，是一个大于零的数。
至此完成了第二视频帧序列中一个视频帧的水印嵌入。需要说明的是，第二视频帧序列与待嵌入的第一水印序列之间存在一定的映射关系。例如，第二视频帧序列中视频帧的数量等于待嵌入的第一水印序列中水印的数量，将待嵌入的第一水印序列中的第n个水印嵌入第二视频帧序列中的第n个视频帧中。再例如，第二视频帧序列中视频帧的数量为待嵌入的第一水印序列中水印的数量的m倍，将待嵌入的第一水印序列中的第n个水印嵌入第二视频帧序列中的第(n-1)×m+1个至第n×m个视频帧。本申请实施例中对此并不作出限制。
在一些实施例中，视频水印处理方法还包括：
对待提取水印的视频进行解码处理，得到第三视频帧序列；
从所述第三视频帧序列中筛选出需要提取水印的第四视频帧序列；
从所述第四视频帧序列中提取第二水印序列，解码处理后获取第三水印序列。
具体地，除了视频水印嵌入外，本申请实施例提供的视频水印处理方法，还可以包括视频水印提取，视频水印提取与视频水印嵌入相对应，具体可以包括：
步骤a、对待提取水印的视频进行解码处理，得到第三视频帧序列。
具体地，如果待提取水印的视频，即前述步骤中得到的嵌入水印的视频及其受攻击后的视频，则步骤a中的解码处理与步骤102中的解码处理相同，本申请主要针对该情况进行说明。对待提取水印的视频进行解码处理后，得到第三视频帧序列。
步骤b、从所述第三视频帧序列中筛选出需要提取水印的第四视频帧序列。
具体地，由于并不是针对原始视频中的每一视频帧都进行了水印嵌入，因此在水印提取过程中，对解码处理后的第三视频帧序列进行筛选，得到需要提取水印的视频帧，按照一定顺序(例如时间顺序)排列后得到需要提取水印的第四视频帧序列。
需要说明的是，步骤b和前述步骤103、从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列中的操作可以相同。但是，为保证水印的鲁棒性，在水印提取过程中的预设阈值(表示为Th2)可以稍大于步骤103中的预设阈值(表示为Th1)，以确保步骤103中识别出的第二视频帧序列中的视频帧有一定比例包含在本步骤中识别出的第四视频帧序列中。
步骤c、从所述第四视频帧序列中的每一视频帧提取第二水印序列，基于所述第四视频帧序列中的每一视频帧对应的所述第二水印序列，确定第三水印序列并进行解码处理。
具体地，第四视频帧序列中的每一视频帧，进行水印提取，都可以提取出一个第二水印序列。可选地，可以采取与前述嵌入水印过程中相对应的通道(第三通道)的色度矩阵进行水印提取。对多个第二水印序列进行分析处理，得到第三水印序列，并进行解码处理，得到与原始水印类型和格式相同的水印。
在一些实施例中，所述从所述第四视频帧序列中的每一视频帧提取第二水印序列，包括：
对所述第四视频帧序列中的每一视频帧的第三通道的色度矩阵进行分块，计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列成第二色度均值矩阵；
对所述第二色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到第二变换系数矩阵；
利用第二密钥从所述第二变换系数矩阵中选择多个系数对，并基于系数对的系数值提取第二水印序列。
具体地，采取与前述水印嵌入过程中相同的方式，即对第四视频帧序列中每一视频帧的第三通道的色度矩阵进行分分块，计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列得到尺寸l2×k2的第二色度均值矩阵。
然后，对第二色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到尺寸为l2×k2的第二变换系数矩阵。
进一步的，利用第二密钥从第二变换系数矩阵中选择若干个系数对，并基于多个系数对的系数值提取第二水印序列。
具体地，利用密钥key2从第二变换系数矩阵中选择L对系数对，表示为[(a21,b21),(a22,b22),…,(a2L,b2L)]，其中a2i和b2i是第二变换系数矩阵中关于主对角线对称的两个位置对应的系数值，i＝1,2,…,L，L表示第二水印序列的长度，与步骤101中待嵌入的第一水印序列的长度相同。
其次，基于多个系数对的系数值来提取第二水印序列。至此，完成了第四视频帧序列中一个视频帧的第二水印序列的提取。对第四视频帧序列中每个视频帧都重复上述操作，可以得到多个第二水印序列。
在一些实施例中，所述基于系数对的系数值提取第二水印序列，满足如下规则：
其中，(a2i,b2i)表示第二变换系数矩阵中关于主对角线对应的两个位置对应的系数值构成的一个系数对，表示提取出的第二水印序列中第i位的值，i＝1,2,…,L，L表示第二水印序列的长度。
在一些实施例中，所述基于所述第四视频帧序列中的每一视频帧对应的所述第二水印序列，确定第三水印序列，包括：
基于所述第四视频帧序列中任意两个视频帧对应的所述第二水印序列之间的第三相关性值，确定相关度矩阵；
对所述相关度矩阵中的每一行向量中的元素进行求和，确定所述第三水印序列。
具体地，通过前述步骤提取到的多个第二水印序列，可能有所不同，因此需要进一步分析选择其中一个为最终的第三水印序列，具体可以包括：
步骤a、基于第四视频帧序列中任意两个视频帧对应的第二水印序列之间的第三相关性值，确定相关度矩阵。
具体地，假设前述步骤提取了P个第二水印序列，分别表示为{W1,W2,…,WP}，其中Wi＝[wi1,wi2,…,wiL]，wij∈{0,1}，i＝1,2,…,L，L表示提取出的第二水印序列的长度。
计算任意两个第二水印序列的第三相关性值，满足：
其中，wik表示第i个提取出的第二水印序列中第k位上的值，wjk是第j个提取出的第二水印序列中第k位上的值，cij表示第i个提取出的第二水印序列和第j个提取出的第二水印序列之间的第三相关性值，k＝1,2,…,L，i,j＝1,2,…,P。
根据P个第二水印序列中两两间的第三相关性值，得到相关度矩阵C如下：
其中，cij表示第i个提取出的第二水印序列和第j个提取出的第二水印序列之间的第三相关性值，k＝1,2,…,L，i,j＝1,2,…,P。
步骤b、对所述相关度矩阵中的每一行向量中的元素进行求和，基于最大和值确定所述第三水印序列。
具体地，对相关度矩阵C中每一行向量中的元素即相关性值进行求和，得到P个和值，表示为[S1,S2,…SP]，其中，cik是所述相关度矩阵C中第i行第k列的值，i＝1,2,…,P。
确定[S1,S2,…SP]中最大和值所在的位置q，即Sq≥Si，其中q∈[1,P]，i＝1,2,…,P且i≠q，则确定第二水印序列Sq为最终的第三水印序列。
本申请实施例提供的视频水印处理方法，水印在若干水印嵌入帧中重复嵌入、在若干水印提取帧中重复提取和统计分析，能够使得算法抵抗去同步攻击(例如帧插入、帧删除、帧交换、视频剪辑等)的鲁棒性显著增强，水印基本不会受到此类去同步攻击的影响；同时，水印基于图像分块的能量分布实现嵌入与提取，保证了水印抵抗分辨率改变、局部剪切、去同步等攻击的鲁棒性。
综上所述，通过本申请提供的视频水印处理方法的实施，视频水印无论在不可见性方面、抵抗几何攻击和去同步攻击的鲁棒性方面，性能均得到了很好地提升。
下面对本申请提供的视频水印处理装置进行描述，下文描述的视频水印处理装置与上文描述的视频水印处理方法可相互对应参照。
图2是本申请实施例提供的水印处理装置的结构示意图，如图2所示，该装置至少包括：
第一编码模块201，用于对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列；
第一解码模块202，用于对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列；
第一筛选模块203，用于从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列；
嵌入模块204，用于将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频。
在一些实施例中，所述第一视频帧序列中的任一视频帧包括R通道、G通道和B通道，第一筛选模块203具体用于：
对于所述第一视频帧序列中的任一视频帧，从所述R通道、所述G通道和所述B通道中选择两个通道分别为第一通道和第二通道；
基于所述第一视频帧序列中的当前视频帧的第一通道和第二通道，以及所述当前视频帧的前一视频帧的第一通道和第二通道，确定是否选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；
按顺序完成所述第一视频帧序列中所有视频帧的筛选，得到所述第二视频帧序列。
在一些实施例中，第一筛选模块203具体用于：
提取所述当前视频帧的第一通道的第一特征序列和第二通道的第二特征序列，提取所述前一视频中的第一通道的第一特征序列和第二通道的第二特征序列；
确定所述当前视频帧的第一通道的第一特征序列和所述前一视频帧的第一通道的第一特征序列的第一相关性值，确定所述当前视频帧的第二通道的第二特征序列和所述前一视频帧的第二通道的第二特征序列的第二相关性值；
对所述第一相关性值和所述第二相关性值取平均值，并将所述平均值与预设阈值进行比较；
在所述平均值小于所述预设阈值的情况下，选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；或者，在所述平均值大于或等于所述预设阈值的情况下，不选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧。
在一些实施例中，嵌入模块204具体用于：
对于所述第二视频帧序列中的每一视频帧，基于所述每一视频帧的第三通道完成水印嵌入；
其中，所述第三通道为除所述第一通道和所述第二通道之外的通道。
在一些实施例中，嵌入模块204具体用于：
对所述第三通道的色度矩阵进行分块；
计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列成第一色度均值矩阵；
对所述第一色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到第一变换系数矩阵；
利用第一密钥从所述第一变换系数矩阵中选择多个系数对，并通过修改系数对的系数值完成水印嵌入。
在一些实施例中，所述通过修改系数对的系数值完成水印嵌入，满足如下修改原则：
若wi＝0：
若wi＝1：
其中，(a1i,b1i)表示所述第一变换系数矩阵中关于主对角线对应的两个位置对应的系数值构成的一个系数对，wi表示所述待嵌入的第一水印序列中第i位的值，i＝1,2,…,L，L表示所述待嵌入的第一水印序列的长度，α表示水印嵌入强度。
在一些实施例中，该装置还包括：
第二解码模块，用于对待提取水印的视频进行解码处理，得到第三视频帧序列；
第一提取模块，用于从所述第三视频帧序列中筛选出需要提取水印的第四视频帧序列；
第二提取模块，用于从所述第四视频帧序列中的每一视频帧提取第二水印序列，基于所述第四视频帧序列中的每一视频帧对应的所述第二水印序列，确定第三水印序列并进行解码处理。
在一些实施例中，第二提取模块具体用于：
对所述第四视频帧序列中的每一视频帧的第三通道的色度矩阵进行分块，计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列成第二色度均值矩阵；
对所述第二色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到第二变换系数矩阵；
利用第二密钥从所述第二变换系数矩阵中选择多个系数对，并基于系数对的系数值提取第二水印序列。
在一些实施例中，所述基于系数对的系数值提取第二水印序列，满足如下规则：
其中，(a2i,b2i)表示所述第二变换系数矩阵中关于主对角线对应的两个位置对应的系数值构成的一个系数对，表示提取出的第二水印序列中第i位的值，i＝1,2,…,L，L表示第二水印序列的长度。
在一些实施例中，第二提取模块具体用于：
基于所述第四视频帧序列中任意两个视频帧对应的所述第二水印序列之间的第三相关性值，确定相关度矩阵；
对所述相关度矩阵中的每一行向量中的元素进行求和，基于最大和值确定所述第三水印序列。
本申请各实施例提供的方法和装置是基于同一申请构思的，由于方法和装置解决问题的原理相似，因此装置和方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
图3是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、通信接口(Communications Interface)302、存储器(memory)303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信。处理器301可以调用存储器303中的逻辑指令，以执行视频水印处理方法，例如包括：
对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列；
对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列；
从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列；
将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频。
此外，上述的存储器303中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的视频水印处理方法，例如包括：
对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列；
对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列；
从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列；
将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频。
又一方面，本申请还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的视频水印处理方法，例如包括：
对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列；
对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列；
从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列；
将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种视频水印处理方法，其特征在于，包括：
对原始水印进行编码处理，获取待嵌入的第一水印序列；
对原始视频进行解码处理，获取第一视频帧序列；
从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列；
将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，编码处理后获取嵌入水印后的视频。
2.根据权利要求1所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述第一视频帧序列中的任一视频帧包括R通道、G通道和B通道，所述从所述第一视频帧序列中筛选出需要嵌入水印的第二视频帧序列，包括：
对于所述第一视频帧序列中的任一视频帧，从所述R通道、所述G通道和所述B通道中选择两个通道分别为第一通道和第二通道；
基于所述第一视频帧序列中的当前视频帧的第一通道和第二通道，以及所述当前视频帧的前一视频帧的第一通道和第二通道，确定是否选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；
按顺序完成所述第一视频帧序列中所有视频帧的筛选，得到所述第二视频帧序列。
3.根据权利要求2所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述确定是否选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧，包括：
提取所述当前视频帧的第一通道的第一特征序列和第二通道的第二特征序列，提取所述前一视频中的第一通道的第一特征序列和第二通道的第二特征序列；
确定所述当前视频帧的第一通道的第一特征序列和所述前一视频帧的第一通道的第一特征序列的第一相关性值，确定所述当前视频帧的第二通道的第二特征序列和所述前一视频帧的第二通道的第二特征序列的第二相关性值；
对所述第一相关性值和所述第二相关性值取平均值，并将所述平均值与预设阈值进行比较；
在所述平均值小于所述预设阈值的情况下，选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧；或者，在所述平均值大于或等于所述预设阈值的情况下，不选择所述当前视频帧为需要嵌入水印的视频帧。
4.根据权利要求2所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述将所述待嵌入的第一水印序列嵌入所述第二视频帧序列中，包括：
对于所述第二视频帧序列中的每一视频帧，基于所述每一视频帧的第三通道完成水印嵌入；
其中，所述第三通道为除所述第一通道和所述第二通道之外的通道。
5.根据权利要求4所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述基于所述每一视频帧的第三通道完成水印嵌入，包括：
对所述第三通道的色度矩阵进行分块；
计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列成第一色度均值矩阵；
对所述第一色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到第一变换系数矩阵；
利用第一密钥从所述第一变换系数矩阵中选择多个系数对，并通过修改系数对的系数值完成水印嵌入。
6.根据权利要求5所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述通过修改系数对的系数值完成水印嵌入，满足如下修改原则：
若wi＝0：
若wi＝1：
其中，(a1i,b1i)表示所述第一变换系数矩阵中关于主对角线对应的两个位置对应的系数值构成的一个系数对，wi表示所述待嵌入的第一水印序列中第i位的值，i＝1,2,…,L，L表示所述待嵌入的第一水印序列的长度，α表示水印嵌入强度。
7.根据权利要求1所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
对待提取水印的视频进行解码处理，得到第三视频帧序列；
从所述第三视频帧序列中筛选出需要提取水印的第四视频帧序列；
从所述第四视频帧序列中的每一视频帧提取第二水印序列，基于所述第四视频帧序列中的每一视频帧对应的所述第二水印序列，确定第三水印序列并进行解码处理。
8.根据权利要求7所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述从所述第四视频帧序列中的每一视频帧提取第二水印序列，包括：
对所述第四视频帧序列中的每一视频帧的第三通道的色度矩阵进行分块，计算每个分块的色度值的均值，按照升序或者降序排列成第二色度均值矩阵；
对所述第二色度均值矩阵进行离散余弦变换，得到第二变换系数矩阵；
利用第二密钥从所述第二变换系数矩阵中选择多个系数对，并基于系数对的系数值提取第二水印序列。
9.根据权利要求8所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述基于系数对的系数值提取第二水印序列，满足如下规则：
其中，(a2i,b2i)表示所述第二变换系数矩阵中关于主对角线对应的两个位置对应的系数值构成的一个系数对，表示提取出的第二水印序列中第i位的值，i＝1,2,…,L，L表示第二水印序列的长度。
10.根据权利要求8所述的视频水印处理方法，其特征在于，所述基于所述第四视频帧序列中的每一视频帧对应的所述第二水印序列，确定第三水印序列，包括：
基于所述第四视频帧序列中任意两个视频帧对应的所述第二水印序列之间的第三相关性值，确定相关度矩阵；
对所述相关度矩阵中的每一行向量中的元素进行求和，基于最大和值确定所述第三水印序列。
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