專利名稱：面向avs視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計ー種數(shù)字水印技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種面向AVS視頻格式的、采用對視頻進(jìn)行部分解碼處理的視頻數(shù)字水印嵌入方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，特別是各種Web2. O應(yīng)用(如視頻共享網(wǎng)站)的 普及和視頻編碼技術(shù)的進(jìn)步，視頻的傳輸、拷貝和共享變得越來越容易，從而導(dǎo)致了視頻侵權(quán)現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，嚴(yán)重?fù)p害了視頻合法擁有者的合法權(quán)益，阻礙了整個音/視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。作為我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第一個視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，AVS(Audio Video codingStandard，數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))具有和H. 264 (視頻編解碼技術(shù))一祥的編碼效率，但其計算復(fù)雜度卻大大減少，已被廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視、手機電視等領(lǐng)域。為了促進(jìn)整個AVS音/視頻產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，我們有必要研究AVS視頻版權(quán)保護(hù)技木，而作為ー種常用視頻版權(quán)保護(hù)技術(shù)——可視視頻數(shù)字水印技木，可直接將版權(quán)信息嵌入到多媒體載體中，以達(dá)到保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的目的。由于可視視頻水印的可見性，其能夠直接標(biāo)明版權(quán)的歸屬，由于可視視頻水印檢測非常容易，其經(jīng)常被用于標(biāo)識各類視頻的版權(quán)保護(hù)。因此，研究AVS視頻流可視頻水印快速嵌入技木，對于保護(hù)AVS視頻版權(quán)、促進(jìn)AVS視頻編碼技術(shù)的應(yīng)用和普及具有重要的意義。目前所采用的可視視頻數(shù)字水印嵌入方法為“全解碼——水印嵌入——重編碼”，其嵌入速率比較低，無法滿足水印實時嵌入的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種采用對視頻進(jìn)行部分解碼處理的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法及裝置，實現(xiàn)了快速、實時嵌入水印圖像的方法。本發(fā)明的一種面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，包括以下步驟SlOl :讀取水印圖像；S102 :對所述的水印圖像進(jìn)行灰度處理，得到所述的水印圖像的灰度圖像；S103 :調(diào)整所述的灰度圖像的像素值，其調(diào)整過程為將所述的灰度圖像中像素值的最大值設(shè)置為基準(zhǔn)值，對其余像素值進(jìn)行反轉(zhuǎn)，使得所述的原灰度圖像的最大值為0，其余值為基準(zhǔn)值與其對應(yīng)的像素值之差；以及S104 :擴(kuò)展調(diào)整后的灰度圖像，其擴(kuò)展過程為將所述的調(diào)整后的灰度圖像的下邊緣和右邊緣區(qū)域擴(kuò)展4列和4行的數(shù)值均為O的區(qū)域，通過擴(kuò)展實現(xiàn)了對于未嵌入水印的宏塊的補償，從而防止了可視水印的擴(kuò)散；S105 :針對預(yù)測模式將S104得到的水印圖像生成水印預(yù)測模板，并得到所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣；S106:提取原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的第一殘差系數(shù)矩陣，根據(jù)所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到所述的水印嵌入位置的宏塊的第二殘差系數(shù)矩陣；以及S107:將所述的第二殘差系數(shù)矩陣作為所述的原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的系數(shù)矩陣，并在預(yù)測模式變化時調(diào)整所述的水印嵌入位置的宏塊的編碼方式，未嵌入水印的宏塊則直接重寫碼流，從而得到嵌入水印圖像后的視頻；其中，如果殘差非零而且原預(yù)測模式為跳過模式，需要修改為直接模式，反之，如果殘差變?yōu)榱?0，則需要將直接模式修改為跳過模式。其中，所述的預(yù)測模式包括幀內(nèi)預(yù)測模式和幀間預(yù)測模式，其中所述的幀間預(yù)測模式包括幀間單向預(yù)測模式和幀間雙向預(yù)測模式。優(yōu)選地，若S105中采用幀內(nèi)預(yù)測模式，則將水印圖像生成水印預(yù)測模板的公式為Wres' (i, j) = ff(i, j)-ffpre(i, j)其中，(i，j)為生成的幀內(nèi)預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣，W(i，j)為擴(kuò)展調(diào)整后的水印圖像的塊系數(shù)矩陣，Wpre (i, j)為S104得到的水印圖像的塊系數(shù)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測模式之后的塊系數(shù)矩陣，其是利用編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算的；其中，i，j為O或自然數(shù)。優(yōu)選地，若S105中采用幀間預(yù)測模式的幀間預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣由S104得到的水印圖像進(jìn)行1/4像素差值產(chǎn)生。優(yōu)選地，S106中的幀內(nèi)預(yù)測模式的嵌入算法采用如下公式對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改Res' (i, j) = Res (i, j) + ^nffres/ (i, j)其中，Res' (i, j)為第二殘差系數(shù)矩陣，Res (i, j)為第一殘差系數(shù)矩陣，1為水印嵌入強度，其取值范圍為0 1，(i，j)為生成的幀內(nèi)預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣；其中，i，j為O或自然數(shù)。優(yōu)選地，S106中的P幀及B幀的幀間單向預(yù)測模式的嵌入算法采用如下公式對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改Res' (i, j) = Res (i, j)-a *ffp(i, j) + ^ *Wres(i, j)其中，Res' (i, j)為第二殘差系數(shù)矩陣，Res (i, j)為第一殘差系數(shù)矩陣，
はSIS為嵌入率，u水印嵌人強度，
a η的數(shù)值根據(jù)視頻嵌入位置的βη值進(jìn)行確定；Wp(i，j)為視頻嵌入位置的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣，Wres (i, j)為S104得到的水印圖像進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣；其中，i, j為O或自然數(shù)。優(yōu)選地，S106中的B幀的幀間雙向預(yù)測模式的嵌入算法采用如下公式對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改Res' (i, j) = Res (i, j)-(a ^ffpl (i, j) + a 2*ffp2(i, j))/2+^ *ffres(i, j)其中，Wpl(i，j)、Wp2(i，j)分別為視頻嵌入位置前向和后向的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣，aいa2分別為是視頻嵌入位置的對應(yīng)塊嵌入水印圖像時的嵌入率；其中，i，j為O或自然數(shù)。本發(fā)明還提供了一種面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入裝置，其包括讀取模塊，讀取水印圖像；
灰度處理模塊，其與所述的讀取模塊連接，用以對所述的水印圖像進(jìn)行灰度處理，得到所述的水印圖像的灰度圖像；調(diào)整處理模塊，其與所述的灰度處理模塊連接，用以調(diào)整所述的灰度圖像的像素值；擴(kuò)展處理模塊，其與所述的調(diào)整處理模塊連接，用以擴(kuò)展調(diào)整后的灰度圖像；水印模板生成模塊，其與所述的擴(kuò)展處理模塊連接，針對預(yù)測模式將所述的圖像處理模塊得到的水印圖像生成水印預(yù)測模板，并得到所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣；水印嵌入模塊，其與所述的水印模板生成模塊連接，提取原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的第一殘差系數(shù)矩陣，根據(jù)所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到所述的水印嵌入位置的宏塊的第二殘差系數(shù)矩陣；以及
視頻重寫模塊，其與所述的水印嵌入模塊連接，將所述的第二殘差系數(shù)矩陣作為所述的原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的系數(shù)矩陣，并在預(yù)測模式變化時調(diào)整所述的水印嵌入位置的宏塊的編碼方式，未嵌入水印的宏塊則直接重寫碼流。其中，所述的預(yù)測模式包括幀內(nèi)預(yù)測模式和幀間預(yù)測模式，其中所述的幀間預(yù)測模式包括幀間單向預(yù)測模式和幀間雙向預(yù)測模式。實施吋，只需要對水印嵌入位置的宏塊及其相關(guān)宏塊進(jìn)行部分重新編碼，未嵌入水印的宏塊則無需進(jìn)行操作，直接重寫碼流即可。其中水印嵌入位置的宏塊為給定視頻水印大小及嵌入位置所確定的宏塊，相關(guān)宏塊為參考塊屬于嵌入水印塊時對應(yīng)的宏塊。針對編碼宏塊，只需修改殘差系數(shù)以及預(yù)測模式，即可達(dá)到重新編碼的目的，無需完全進(jìn)行重編碼過程。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本發(fā)明具有與原有的嵌入算法相同的嵌入效果，但由于本發(fā)明無需重新編碼，僅需要對視頻進(jìn)行部分解碼處理即可實現(xiàn)水印圖像的嵌入，從而大大的提高了嵌入的速率，而且對原始視頻的損害也較??；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對于AVS視頻的實時嵌入，從而實現(xiàn)了對于實時視頻直播中的可視視頻數(shù)字水印的嵌入。


圖I為本發(fā)明的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法的一實施例；圖3為本發(fā)明的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4A為本發(fā)明的一示例的水印圖像；圖4B為本發(fā)明的一示例的水印圖像嵌入前的視頻圖像；圖4C為本發(fā)明的一示例的水印圖像嵌入后的視頻圖像。
具體實施例方式為使本發(fā)明的特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。請參閱圖1，本發(fā)明提出的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，用于構(gòu)建AVS視頻水印服務(wù)器，其包括以下步驟SlOl :讀取水印圖像；
S102 :對所述的水印圖像進(jìn)行灰度處理，得到所述的水印圖像的灰度圖像；S103 :調(diào)整所述的灰度圖像的像素值，其調(diào)整過程為將所述的灰度圖像中像素值的最大值設(shè)置為基準(zhǔn)值，對其余像素值進(jìn)行反轉(zhuǎn)，使得所述的原灰度圖像的最大值為0，其余值為基準(zhǔn)值與其對應(yīng)的像素值之差；以及S104 :擴(kuò)展調(diào)整后的灰度圖像，其擴(kuò)展過程為將所述的調(diào)整后的灰度圖像的下邊緣和右邊緣區(qū)域擴(kuò)展4列和4行的數(shù)值均為O的區(qū)域；S105 :針對預(yù)測模式將S104得到的水印圖像生成水印預(yù)測模板，并得到所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣；S106:提取原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的第一殘差系數(shù)矩陣，根據(jù)所述的水 印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到所述的水印嵌入位置的宏塊的第二殘差系數(shù)矩陣；以及S107:將所述的第二殘差系數(shù)矩陣作為所述的原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的系數(shù)矩陣，并在預(yù)測模式變化時調(diào)整所述的水印嵌入位置的宏塊的編碼方式，未嵌入水印的宏塊則直接重寫碼流；其中，若調(diào)整后的編碼模塊中，殘差系數(shù)發(fā)生了變化，需要根據(jù)殘差和宏塊信息，使用編碼格式重新調(diào)整編碼方式，主要指如果殘差非零而且原預(yù)測模式為跳過模式，需要修改為直接模式，反之，如果殘差變?yōu)榱?0，則需要將直接模式修改為跳過模式。本發(fā)明的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法的針對幀內(nèi)預(yù)測模式的一實施例，包括以下步驟針對幀內(nèi)預(yù)測模式將水印圖像生成水印預(yù)測模板的公式為Wres' (i, j) = ff(i, j)-ffpre(i, j)其中，(i，j)為生成的幀內(nèi)預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣，W(i，j)為擴(kuò)展調(diào)整后的水印圖像的塊系數(shù)矩陣，Wpre (i, j)為S104得到的水印圖像的塊系數(shù)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測模式之后的塊系數(shù)矩陣；將原始視頻的嵌入位置的第一殘差系數(shù)矩陣根據(jù)所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到第二殘差系數(shù)矩陣，公式如下Res' (i, j) = Res (i, j) + ^nffres/ (i, j)其中，Res' (i, j)為第二殘差系數(shù)矩陣，Res (i, j)為第一殘差系數(shù)矩陣，1為水印嵌入強度，其取值范圍為0 1，(i，j)為生成的幀內(nèi)預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣；其中，0 為水印嵌入強度，其取值范圍為0 1，可根據(jù)用戶的需要確定其值的大小，需要說明的是，嵌入亮度越大，則βη值越大，反之，嵌入亮度越小，則@ 值越??；以及通過所述的第一殘差系數(shù)矩陣與第二殘差系數(shù)矩陣調(diào)整原始視頻的宏塊系數(shù)矩陣，并調(diào)整所述的宏塊的編碼方式，得到幀內(nèi)預(yù)測模式下的嵌入水印圖像的視頻。本發(fā)明的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法的針對幀間預(yù)測模式的一實施例，包括以下步驟針對幀間預(yù)測模式的預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣為對S104得到的水印圖像進(jìn)行1/4像素插值所得到的塊系數(shù)矩陣，所述的塊系數(shù)矩陣記為W_(i，j)；將原始視頻的嵌入位置的第一殘差系數(shù)矩陣根據(jù)所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到第二殘差系數(shù)矩陣，公式如下
Res' (i，j) = Res (i, j) - a *Wp (i，j) + β *Wres (i，j)其中，Res' (i, j)為第二殘差系數(shù)矩陣，Res (i, j)為第一殘差系數(shù)矩陣，
はSIS為嵌入率，u水印嵌人強度，
αη的數(shù)值根據(jù)視頻嵌入位置的βη值進(jìn)行確定；Wp(i，j)為視頻嵌入位置的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣，W_(i，j)為水印圖像進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣；
其中，0 為水印嵌入強度，其取值范圍為0 1，可根據(jù)用戶的需要確定其值的大小，需要說明的是，嵌入亮度越大，則βη值越大，反之，嵌入亮度越小，則@ 值越??；以及通過所述的第一殘差系數(shù)矩陣與第二殘差系數(shù)矩陣調(diào)整原始視頻的宏塊系數(shù)矩陣，并調(diào)整所述的宏塊的編碼方式，得到幀間單向預(yù)測模式下的嵌入水印圖像的視頻。本發(fā)明的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法的針對幀間預(yù)測模式的另ー實施例，包括以下步驟針對幀間預(yù)測模式的預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣為對S104得到的水印圖像進(jìn)行1/4像素插值所得到的塊系數(shù)矩陣，所述的塊系數(shù)矩陣記為w_(i，j)；將原始視頻的嵌入位置的第一殘差系數(shù)矩陣根據(jù)所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到第二殘差系數(shù)矩陣，公式如下Res' (i, j) = Res (i, j)-(a ^ffpl (i, j) + a 2*ffp2(i, j))/2+^ *ffres(i, j)其中，Wpl (i, j)、Wp2(i，j)分別為視頻嵌入位置前向和后向的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣，aいa 2分別為是視頻嵌入位置的對應(yīng)塊嵌入水印圖像時的嵌入率。其中，Res, (i，j)為第二殘差系數(shù)矩陣，Res (i, j)為第一殘差系數(shù)矩陣，
iはsis為嵌入率，^為水印嵌入強度，
a η的數(shù)值根據(jù)視頻嵌入位置的β值進(jìn)行確定；W_(i，j)為水印圖像進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣；其中，0 為水印嵌入強度，其取值范圍為0 1，可根據(jù)用戶的需要確定其值的大小，需要說明的是，嵌入亮度越大，則βη值越大，反之，嵌入亮度越小，則@ 值越??；以及通過所述的第一殘差系數(shù)矩陣與第二殘差系數(shù)矩陣調(diào)整原始視頻的宏塊系數(shù)矩陣，并調(diào)整所述的宏塊的編碼方式，得到幀間雙向預(yù)測模式下的嵌入水印圖像的視頻。請參閱圖2，本發(fā)明的面向AVS視頻格式的一種視頻數(shù)字水印的嵌入方法的另ー具體實施例，首先，將所需嵌入的水印視頻流進(jìn)行輸入，解碼得到預(yù)測向量、預(yù)測模式、殘差等系數(shù)；其中，如果不是水印嵌入塊及其相關(guān)塊，則直接將碼流重寫；如果是水印嵌入塊，需要對殘差進(jìn)行量化以及DCT變換，針對不同的預(yù)測模式，產(chǎn)生相應(yīng)的水印系數(shù)。然后，將求得的水印系數(shù)與解碼得到的殘差系數(shù)求和得到嵌入水印后的殘差系數(shù)，進(jìn)行DCT變換，量化以及最后的編碼。最后，將解碼得到的系數(shù)以及修改的系數(shù)進(jìn)行編碼，得到嵌入水印后的視頻。本發(fā)明的面向AVS視頻格式的一種視頻數(shù)字水印的嵌入方法，其基于系數(shù)修改和補償?shù)那度胨枷肽軌蛴玫胶芏嗥渌袷降囊曨l格式進(jìn)行視頻中，說明書中提到的方法是單純針對AVS視頻格式所提出的，在AVS格式的視頻中能夠正確的快速嵌入視頻可視數(shù)字水印。請參閱圖3，本發(fā)明還提供了一種面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入裝置，其包括 讀取模塊I，用以讀取水印圖像；灰度處理模塊2，其與所述的讀取模塊I連接，用以對所述的水印圖像進(jìn)行灰度處理，得到所述的水印圖像的灰度圖像；調(diào)整處理模塊3，其與所述的灰度處理模塊2連接，用以調(diào)整所述的灰度圖像的像
素值；
擴(kuò)展處理模塊4，與所述的調(diào)整處理模塊3連接，用以擴(kuò)展調(diào)整后的灰度圖像；水印模板生成模塊5，其與所述的擴(kuò)展處理模塊4連接，針對預(yù)測模式將所述的圖像處理模塊得到的水印圖像生成水印預(yù)測模板，并得到所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣；水印嵌入模塊6，其與所述的水印模板生成模塊5連接，提取原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的第一殘差系數(shù)矩陣，根據(jù)所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到所述的水印嵌入位置的宏塊的第二殘差系數(shù)矩陣；以及視頻重寫模塊7，其與所述的水印嵌入模塊6連接，將所述的第二殘差系數(shù)矩陣作為所述的原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的系數(shù)矩陣，并在預(yù)測模式變化時調(diào)整所述的水印嵌入位置的宏塊的編碼方式，未嵌入水印的宏塊則直接重寫碼流。其中，所述的預(yù)測模式包括幀內(nèi)預(yù)測模式和幀間預(yù)測模式，其中所述的幀間預(yù)測模式包括幀間單向預(yù)測模式和幀間雙向預(yù)測模式。實施吋，只需要對水印嵌入位置的宏塊及其相關(guān)宏塊進(jìn)行部分重新編碼，未嵌入水印的宏塊則無需進(jìn)行操作，直接重寫碼流即可。其中水印嵌入位置的宏塊為給定視頻水印大小及嵌入位置所確定的宏塊，相關(guān)宏塊為參考塊屬于嵌入水印塊時對應(yīng)的宏塊。針對編碼宏塊，只需修改殘差系數(shù)以及預(yù)測模式，即可達(dá)到重新編碼的目的，無需完全進(jìn)行重編碼過程。請參閱圖4A、圖4B及圖4C，分別為本發(fā)明ー示例的水印圖像，嵌入水印圖像前的視頻圖像及嵌入水印圖像后的視頻圖像。顯然，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行限制；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明的實施例技術(shù)方案的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于，包括以下步驟 5101:讀取水印圖像； 5102:對所述的水印圖像進(jìn)行灰度處理，得到所述的水印圖像的灰度圖像； 5103:調(diào)整所述的灰度圖像的像素值；以及 5104:擴(kuò)展調(diào)整后的灰度圖像； 5105:針對預(yù)測模式將S104得到的水印圖像生成水印預(yù)測模板，并得到所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣； S106:提取原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的第一殘差系數(shù)矩陣，根據(jù)所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到所述的水印嵌入位置的宏塊的第二殘差系數(shù)矩陣；以及 S107 :將所述的第二殘差系數(shù)矩陣作為所述的原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的系數(shù)矩陣，并在預(yù)測模式變化時調(diào)整所述的水印嵌入位置的宏塊的編碼方式，未嵌入水印的宏塊則直接重寫碼流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于，若S105中采用幀內(nèi)預(yù)測模式，則將水印圖像生成水印預(yù)測模板的公式為Wres' (i, j) = ff(i, j)-ffpre(i, j) 其中，Wms' (i，j)為生成的幀內(nèi)預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣，W(i，j)為擴(kuò)展調(diào)整后的水印圖像的塊系數(shù)矩陣，Wpre(i, j)為S104得到的水印圖像的塊系數(shù)進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測模式之后的塊系數(shù)矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于，若S105中采用幀間預(yù)測模式的幀間預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣由S104得到的水印圖像進(jìn)行1/4像素差值產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于，S106中的幀內(nèi)預(yù)測模式的嵌入算法采用如下公式對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改Res' (i, j) = Res (i, j) + ^nffres/ (i, j) 其中，Res' (i, j)為第二殘差系數(shù)矩陣，Res (i, j)為第一殘差系數(shù)矩陣，Pn為水印嵌入強度，Pn的取值范圍為0 1，Wms' (i，j)為生成的幀內(nèi)預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于，S106中的P幀及B幀的幀間單向預(yù)測模式的嵌入算法采用如下公式對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改 Res' (i, j) = Res (i, j)-a *ffp(i, j) + ^ *ffres(i, j) 其中，Res ' (i, j)為第二殘差系數(shù)矩陣，Res (i, j)為第一殘差系數(shù)矩陣， Un參考塊嵌入了水印參考塊嵌入了水印叫。參考塊未嵌入水印,Hf參J塊未嵌入W為嵌入率，I為水印嵌入強度，a n的數(shù)值根據(jù)視頻嵌入位置的Pn值進(jìn)行確定；Wp(i，j)為視頻嵌入位置的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣，Wres(i, j)為S104得到的水印圖像進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于，S106中的B幀的幀間雙向預(yù)測模式的嵌入算法采用如下公式對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改 Res, (i，j) = Res (i，j) _ ( a ^ffpl (i，j) + a 2*Wp2 (i，j)) /2+ ^ *Wres (i，j) 其中，Wpl(i，j)、Wp2(i，j)分別為視頻嵌入位置前向和后向的塊系數(shù)矩陣進(jìn)行1/4像素插值所得到的系數(shù)矩陣，ap a2分別為是視頻嵌入位置的對應(yīng)塊嵌入水印圖像時的嵌入率。
7.一種面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入裝置，其特征在于，包括 讀取模塊，讀取水印圖像； 灰度處理模塊，其與所述的讀取模塊連接，所述的灰度處理模塊對所述的水印圖像進(jìn)行灰度處理，得到所述的水印圖像的灰度圖像； 調(diào)整處理模塊，其與所述的灰度處理模塊連接，所述的調(diào)整處理模塊用以調(diào)整所述的灰度圖像的像素值； 擴(kuò)展處理模塊，其與所述的調(diào)整處理模塊連接，所述的擴(kuò)展處理模塊用以擴(kuò)展調(diào)整后的灰度圖像； 水印模板生成模塊，其與所述的擴(kuò)展處理模塊連接，所述的水印模板生成模塊針對預(yù)測模式將所述的圖像處理模塊得到的水印圖像生成水印預(yù)測模板，并得到所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣； 水印嵌入模塊，其與所述的水印模板生成模塊連接，所述的水印嵌入模塊提取原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的第一殘差系數(shù)矩陣，根據(jù)所述的水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣對所述的第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到所述的水印嵌入位置的宏塊的第二殘差系數(shù)矩陣；以及 視頻重寫模塊，其與所述的水印嵌入模塊連接，所述的視頻重寫模塊將所述的第二殘差系數(shù)矩陣作為所述的原始視頻的水印嵌入位置的宏塊的系數(shù)矩陣，并在預(yù)測模式變化時調(diào)整所述的水印嵌入位置的宏塊的編碼方式，未嵌入水印的宏塊則直接重寫碼流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入裝置，其特征在于，所述的預(yù)測模式包括幀內(nèi)預(yù)測模式和幀間預(yù)測模式；其中，所述的幀間預(yù)測模式包括幀間單向預(yù)測模式和幀間雙向預(yù)測模式。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種面向AVS視頻格式的視頻數(shù)字水印嵌入方法，包括以下步驟針對預(yù)測模式將水印圖像生成水印預(yù)測模板，并得到水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣；提取原始視頻的嵌入位置的宏塊的第一殘差系數(shù)矩陣，根據(jù)水印預(yù)測模板的塊系數(shù)矩陣對第一殘差系數(shù)矩陣進(jìn)行修改，得到第二殘差系數(shù)矩陣；以及將第二殘差系數(shù)矩陣作為原始視頻的嵌入位置的宏塊的系數(shù)矩陣，并在預(yù)測模式變化時調(diào)整該宏塊的編碼方式，未嵌入水印的宏塊則直接重寫碼流，從而得到嵌入水印圖像后的視頻。本發(fā)明無需重新編碼，僅需要對視頻進(jìn)行部分解碼處理即可實現(xiàn)水印圖像的嵌入，從而大大的提高了嵌入的速率，而且對原始視頻的損害也較小。
文檔編號H04N7/46GK102685470SQ20111005376
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者丁瑤, 于志強, 吳淵, 唐凌, 張飚, 王杰斌, 羅世新, 郭寶安, 魯昱 申請人:航天信息股份有限公司