CN110365986A - 视频版权的保护方法和保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了视频版权的保护方法和保护装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括：根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据；基于尺度不变特征变换获取所述第一视频序列的第一特征点，并根据所述第一特征点构造水印嵌入矩阵；将所述水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵，以获取携带所述水印数据的第二视频序列。该实施方式能够利用尺度不变特征变换获取第一视频序列的第一特征点，然后将水印数据嵌入至利用特征点构造的水印嵌入矩阵中，可以有效地抵抗HEVC的重压缩攻击，降低了水印数据对视频质量的影响。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种视频版权的保护方法和保护装置。
背景技术
随着多媒体信息的高速发展，与其相关的问题也逐渐暴露出来，特别是信息安全问题日益突出。目前，盗版行为每年造成的经济损失就达到千亿美元级别，同时也严重打击了创作者的积极性，对市场健康发展造成了负面影响。为了解决视频信息的版权问题，视频水印技术应运而生。该技术可以很好地弥补加密和数字签名技术的缺陷。
随着新一代视频压缩标准High Efficiency Video Coding(缩写为HEVC，它是一种新的视频压缩标准，用以替代H.264编码标准，2013年1月26号HEVC正式成为国际标准)的广泛应用，目前采用基于HEVC压缩域的视频水印的方法对视频版权进行保护。其中，视频压缩过程叫做压缩域，在压缩过程中嵌入水印的方式叫做压缩域水印。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于基于HEVC压缩域的视频水印的方法是在视频压缩过程中嵌入水印，会影响HEVC压缩过程的预测阶段，并且造成预测误差，并且预测误差会进一步进行传递，并且该方法不能抵抗HEVC的重压缩攻击，水印的嵌入对视频质量的影响也较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种视频版权的保护方法和保护装置，能够利用尺度不变特征变换获取第一视频序列的第一特征点，然后将水印数据嵌入至利用特征点构造的水印嵌入矩阵中，可以有效地抵抗HEVC的重压缩攻击，降低了水印数据对视频质量的影响。
为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种视频版权的保护方法。
本发明实施例的一种视频版权的保护方法，包括：根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据；基于尺度不变特征变换获取所述第一视频序列的第一特征点，并根据所述第一特征点构造水印嵌入矩阵；将所述水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵，以获取携带所述水印数据的第二视频序列。
可选地，在根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据之后，所述方法还包括：对所述水印数据进行置乱处理。
可选地，对所述水印数据进行置乱处理包括：对所述水印数据执行全相位双正交变换；基于Arnold变换对全相位双正交变换后的水印数据进行变换。
可选地，基于尺度不变特征变换获取所述第一视频序列的第一特征点，并根据所述第一特征点构造水印嵌入矩阵包括：对所述第一视频序列的预设位置的第一帧图像进行尺度不变特征变换，以获得所述第一帧图像的第一特征点；以所述第一特征点为中心构造第一特征点数据块，并根据所述第一特征点数据块获取水印嵌入数据块；对所述水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第一变换块，并根据每个第一变换块中的直流系数构造第一直流系数矩阵；对所述第一直流系数矩阵进行奇异值分解，以获得所述水印嵌入矩阵。
可选地，在将所述水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵之后，所述方法还包括：对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵进行奇异值分解，以获取到新的第一直流系数；将所述新的第一直流系数分别放入到所述每个第一变换块中，然后对所述每个第一变换块进行逆全相位双正交变换。
为实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了另一种视频版权的保护方法。
本发明实施例的另一种视频版权的保护方法，包括：获取待提取水印数据的第二视频序列；基于尺度不变特征变换获取所述第二视频序列的第二特征点，并根据所述第二特征点构造水印提取矩阵；根据预设阈值从所述水印提取矩阵中提取水印数据。
可选地，基于尺度不变特征变换获取所述第二视频序列的第二特征点，并根据所述第二特征点构造水印提取矩阵包括：对所述第二视频序列的预设位置的第二帧图像进行尺度不变特征变换，以获得所述第二帧图像的第二特征点；以所述第二特征点为中心构造第二特征点数据块，并根据所述第二特征点数据块获取水印提取数据块；对所述水印提取数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第二变换块，并根据所述每个第二变换块中的直流系数构造第二直流系数矩阵；对所述第二直流系数矩阵进行反奇异值分解，以获得所述水印提取矩阵。
可选地，根据预设阈值从所述水印提取矩阵中提取水印数据包括：判断所述水印提取矩阵中的每个元素值是否大于等于预设阈值，若是，则提取出所述元素值，并根据提取出的元素值组成水印数据。
可选地，在根据预设阈值从所述水印提取矩阵中提取水印数据之后，所述方法还包括：基于Arnold变换对所述水印数据进行变换；对执行Arnold变换之后的水印数据进行逆全相位双正交变换。
为实现上述目的，根据本发明实施例的再一方面，提供了一种视频版权的保护装置。
本发明实施例的一种视频版权的保护装置，包括：第一获取模块，用于根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据；第一构造模块，用于基于尺度不变特征变换获取所述第一视频序列的第一特征点，并根据所述第一特征点构造水印嵌入矩阵；嵌入模块，用于将所述水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵，以获取携带所述水印数据的第二视频序列。
可选地，所述保护装置还包括：处理模块，用于对所述水印数据进行置乱处理。
可选地，所述处理模块还用于：对所述水印数据执行全相位双正交变换；基于Arnold变换对全相位双正交变换后的水印数据进行变换。
可选地，所述第一构造模块还用于：对所述第一视频序列的预设位置的第一帧图像进行尺度不变特征变换，以获得所述第一帧图像的第一特征点；以所述第一特征点为中心构造第一特征点数据块，并根据所述第一特征点数据块获取水印嵌入数据块；对所述水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第一变换块，并根据每个第一变换块中的直流系数构造第一直流系数矩阵；对所述第一直流系数矩阵进行奇异值分解，以获得所述水印嵌入矩阵。
可选地，所述嵌入模块还用于：对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵进行奇异值分解，以获取到新的第一直流系数；将所述新的第一直流系数分别放入到所述每个第一变换块中，然后对所述每个第一变换块进行逆全相位双正交变换。
为实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了另一种视频版权的保护装置。
本发明实施例的另一种视频版权的保护装置，包括：第二获取模块，用于获取待提取水印数据的第二视频序列；第二构造模块，用于基于尺度不变特征变换获取所述第二视频序列的第二特征点，并根据所述第二特征点构造水印提取矩阵；提取模块，用于根据预设阈值从所述水印提取矩阵中提取水印数据。
可选地，所述第二构造模块还用于：对所述第二视频序列的预设位置的第二帧图像进行尺度不变特征变换，以获得所述第二帧图像的第二特征点；以所述第二特征点为中心构造第二特征点数据块，并根据所述第二特征点数据块获取水印提取数据块；对所述水印提取数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第二变换块，并根据所述每个第二变换块中的直流系数构造第二直流系数矩阵；对所述第二直流系数矩阵进行反奇异值分解，以获得所述水印提取矩阵。
可选地，所述提取模块还用于：判断所述水印提取矩阵中的每个元素值是否大于等于预设阈值，若是，则提取出所述元素值，并根据提取出的元素值组成水印数据。
可选地，所述保护装置还包括：变换模块，用于基于Arnold变换对所述水印数据进行变换；对执行Arnold变换之后的水印数据进行逆全相位双正交变换。
为实现上述目的，根据本发明实施例的再一方面，提供了一种电子设备。
本发明实施例的一种电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现本发明实施例的视频版权的保护方法。
为实现上述目的，根据本发明实施例的又一方面，提供了一种计算机可读介质。
本发明实施例的一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现本发明实施例的视频版权的保护方法。
上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：能够利用尺度不变特征变换获取第一视频序列的第一特征点，然后将水印数据嵌入至利用特征点构造的水印嵌入矩阵中，从而可以有效地抵抗HEVC的重压缩攻击，降低水印数据对视频质量的影响；本发明实施例中在根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据之后，对水印数据进行置乱处理，从而可以保证水印数据的安全性和可靠性；本发明实施例中对水印数据进行置乱处理时，先后对水印数据执行全相位双正交变换和基于Arnold变换，从而可以进一步降低水印数据间的相关性，提高水印数据的安全性，即使水印数据被非法提取也无法被恢复；本发明实施例中基于尺度不变特征变换获取帧图像的特征点，从而可以保证特征点的稳定性，并且可以根据实际情况选择预设位置的帧图像进行尺度不变特征变换，提高了本发明的实用性；本发明实施例中对水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换，从而可以灵活调整分块的大小，保证水印数据都可以被嵌入；本发明实施例中利用直流系数的能量高的性能构建第一直流系数矩阵或者第二直流系数矩阵，从而可以提高本方案的抗鲁棒性；本发明实施例中对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵再次执行奇异值分解，然后将新的第一直流系数分别放入到每个第一变换块中，从而可以进一步提高整个算法的鲁棒性；本发明实施例中在提取水印数据的过程中，能够利用尺度不变特征变换获取第二视频序列的第二特征点，从而可以保证第二特征点的准确性，然后根据预设阈值从利用第二特征点构造的水印提取矩阵中提取水印数据，从而可以根据实际情况设定预设阈值，提高方案的实用性。
上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是根据本发明实施例的嵌入水印数据的方法的主要步骤的示意图；
图2是含信息的水印图像的示意图；
图3是加密的水印图像的示意图；
图4是执行多次Arnold变换之后得到的原始水印图像的示意图；
图5是根据本发明实施例的基于SIFT得到的特征点的示意图；
图6是根据本发明实施例的提取水印数据的方法的主要步骤的示意图；
图7是根据本发明一个可参考实施例的嵌入水印数据的方法的主要流程的示意图；
图8是根据本发明一个可参考实施例的提取水印数据的方法的主要流程的示意图；
图9是根据本发明实施例的嵌入水印数据的***的结构示意图；
图10是根据本发明实施例的提取水印数据的***的结构示意图；
图11是根据本发明实施例的嵌入水印数据的装置的主要模块的示意图；
图12是根据本发明实施例的提取水印数据的装置的主要模块的示意图；
图13是本发明实施例可以应用于其中的示例性***架构图；
图14是适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机***的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
当前视频版权的保护方法中，没有可以抵抗HEVC重压缩的视频水印算法，其中，重压缩是指重新压缩或者再次压缩。本发明为了解决HEVC视频水印不能抵抗HEVC重压缩的问题，提出一种视频版权的保护方法。本发明提出的视频版权的保护方法采用在HEVC视频的时域进行水印嵌入，能够利用尺度不变特征变换(Scale-invariant feature transform，简称SIFT，是用于图像处理领域的一种描述)获取第一视频序列的第一特征点，然后将水印数据嵌入至利用特征点构造的水印嵌入矩阵中，可以有效地抵抗HEVC的重压缩攻击，降低了水印数据对视频质量的影响。本发明的视频版权的保护方法可以包括：嵌入水印数据的方法和提取水印数据的方法。
图1是根据本发明实施例的嵌入水印数据的方法的主要步骤的示意图。作为本发明的一个实施例，如图1所示，本发明实施例的嵌入水印数据的方法的主要步骤可以包括：
步骤S101：根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据。本发明中的第一视频序列是指待嵌入水印数据的视频序列。本发明中，水印数据可以是指视频序列的版权信息，它可以被嵌入到视频序列中，且不影响原视频序列的使用价值，也不容易被探知或再次修改。本步骤的目的是获取待嵌入的水印数据。
作为本发明的又一个实施例，在根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据之后，嵌入水印数据的方法还可以包括：对水印数据进行置乱处理。在步骤S101获取到水印数据之后，为了降低水印数据之间的相关性，提高水印数据的安全性和可靠性，需要对水印数据进行置乱处理。
在本发明的实施例中，对水印数据进行置乱处理可以包括：对水印数据执行全相位双正交变换；基于Arnold变换对全相位双正交变换后的水印数据进行变换。
本发明中，常用的置乱处理有Arnold变换(其中，Arnold变换可以看作是拉伸、压缩、折叠及拼接的过程，通过这一过程将离散化的数字图像矩阵中的点重新排列)和基于Logistic映射的图像置乱。由于Arnold变换具有良好的周期性(即对水印数据进行多次Arnold变换之后，可以回复原来的水印数据)，本发明中采用Arnold变换对水印数据进行置乱处理。其中，图2是含信息的水印图像的示意图，图3是加密的水印图像的示意图，图4是执行多次Arnold变换之后得到的原始水印图像的示意图。本发明中，将图2所示的水印图像通过Arnold变换，可以得到图3所示的加密的水印图像，若继续对图3所示的加密的水印图像进行Arnold变换，可以得到图4所示的原始水印图像的示意图。因此，利用Arnold变换这个周期性，在提取水印数据的过程中，可以恢复原始的水印数据。
在对水印数据进行Arnold变换之前，首先采用全相位双正交变换(All PhaseBiorthogonal Transform，简称APBT，是一种能量变换)对水印数据进行处理，可以更好的减少水印数据间的相关性，并且可以使水印数据的加密性更好。当然，本发明中在对水印数据进行Arnold变换之前，可以采用离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，简称DCT)取代APBT，但是考虑到APBT能够有效解决DCT存在的严重块效应问题，因此本发明最优方案是采用APBT对水印数据进行变换处理。
步骤S102：基于SIFT获取第一视频序列的第一特征点，并根据第一特征点构造水印嵌入矩阵。本发明中的第一特征点是指嵌入水印数据的方法中，通过计算获取的特征点。
作为本发明的又一个实施例，步骤S102可以包括：基于SIFT对第一视频序列的预设位置的第一帧图像进行变换处理，以获得第一帧图像的第一特征点；以第一特征点为中心构造第一特征点数据块，并根据第一特征点数据块获取水印嵌入数据块；基于APBT对水印嵌入数据块进行变换以获得多个第一变换块，并根据每个第一变换块中的直流(DirectCurrent，简称DC)系数构造第一DC系数矩阵；对第一DC系数矩阵进行奇异值分解(SingularValue Decomposition，简称SVD，是线性代数中一种重要的矩阵分解，是矩阵分析中正规矩阵酉对角化的推广)，以获得水印嵌入矩阵。需要注意的是，本发明中的第一帧图像是指嵌入水印数据过程中涉及到的预设位置的帧图像，并不是指第一帧图像。
本发明实施例中的基于SIFT提取特征点，包含构建尺度空间、寻找关键点和关键点精确定位多个部分。将帧图像通过高斯卷积和尺度变换获取到不同尺度的高斯模糊图像来构建尺度空间。为了让尺度体现其连续性，通常用高斯模糊来减小图像噪声以及降低细节层次。N维空间正态分布方程为：
其中，σ是正态分布标准差，σ越大，图像越模糊(平滑)。r为模糊半径(模板元素到模板中心的距离)。二维空间中，则有：
高斯模板矩阵大小为m×n，即(6σ+1)×(6σ+1)(这是个经验值，一般认为图像像素之间3σ之外的数据没有相关性)。获得尺度空间后，寻找关键点和关键点精确定位获得特征点所在图像帧中的位置，并以此位置为中心点构造水印嵌入数据块。图5是根据本发明实施例的基于SIFT得到的特征点的示意图。如图5所示，箭头的尾部是该帧图像的特征点，箭头方向代表该特征点的运动趋势。
其中，第一视频序列是有多个帧图像组成的。首先，选取预设位置的帧图像，基于SIFT对该帧图像进行变换处理，可以得到该帧图像的多个第一特征点。其中，预设位置可以根据实际情况选择，这样可以进一步提高水印数据的隐蔽性，同时，在提取水印数据的过程中，需要与这个预设位置相对应，比如，嵌入水印数据的时候，选择了第一视频序列的第5帧图像进行变换处理，相应地，提取水印数据的时候，需要选择第二视频序列的第5帧图像进行变换处理。然后，分别以每个第一特征点为中心，选取该第一特征点的周围区域(本发明中的周围区域根据经验值选取，比如以该特征点为中心，选择其上下左右四个方向的5*5尺寸大小的区域)，该帧图像的所有第一特征点对应的周围区域组成了第一特征点数据块。接着，根据第一特征点数据块获取水印嵌入数据块。基于APBT对水印嵌入数据块进行分块变换以获得多个第一变换块，这样做的目的是可以灵活调整分块的大小，保证水印数据都可以被嵌入。然后，根据每个第一变换块中的DC系数构造第一DC系数矩阵，并对第一DC系数矩阵进行SVD，以获得水印嵌入矩阵，从而利用DC系数的能量高的性能构建第一DC系数矩阵，提高嵌入水印数据过程的抗鲁棒性。另外，若一帧图像构造的水印嵌入矩阵不能够满足让水印数据一次性嵌入，则选择多针图像分别构造水印嵌入矩阵，让水印数据分多次嵌入。
步骤S103：将水印数据嵌入至水印嵌入矩阵，以获取携带水印数据的第二视频序列。本发明中的第二视频序列是指已经嵌入水印数据的视频序列，也是待提取水印数据的视频序列。本步骤中将水印数据嵌入至水印嵌入矩阵中，可以是将水印数据中的元素与水印嵌入矩阵中的元素相加，当然，也可以采用其他方法将水印数据嵌入至水印嵌入矩阵中，本发明对此不作限定。
作为本发明的再一个实施例，在步骤S103中的在将水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵之后，嵌入水印数据的方法还可以包括：对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵进行SVD，以获取到新的第一DC系数；将新的第一DC系数分别放入到每个第一变换块中，然后对每个第一变换块进行逆全相位双正交变换(Inverse All Phase Biorthogonal Transform，简称IAPBT)。本步骤对已经嵌入水印数据的水印嵌入矩阵再次进行SVD，可以进一步提高嵌入水印数据的方法的鲁棒性。
图6是根据本发明实施例的提取水印数据的方法的主要步骤的示意图。作为本发明的一个实施例，如图6所示，本发明实施例的提取水印数据的方法的主要步骤可以包括：
步骤S601：获取待提取水印数据的第二视频序列。在提取水印数据的方法中，首先要获取待提取水印数据的视频序列，本发明中用第二视频序列表示。
步骤S602：基于SIFT获取第二视频序列的第二特征点，并根据第二特征点构造水印提取矩阵。本发明中的第二特征点是指提取水印数据的方法中，通过计算获取的特征点。
作为本发明的又一个实施例，步骤S602可以包括：基于SIFT对第二视频序列的预设位置的第二帧图像进行变换处理，以获得第二帧图像的第二特征点；以第二特征点为中心构造第二特征点数据块，并根据第二特征点数据块获取水印提取数据块；对水印提取数据块进行分块APBT以获得多个第二变换块，并根据每个第二变换块中的DC系数构造第二DC系数矩阵；对第二DC系数矩阵进行反SVD，以获得水印提取矩阵。需要注意的是，本发明中的第二帧图像是指提取水印数据过程中涉及到的预设位置的帧图像，并不是指第二帧图像。
其中，第二视频序列也是有多个帧图像组成的。首先，选取预设位置的帧图像，基于SIFT对该帧图像进行变换处理，可以得到该帧图像的多个第二特征点。其中，预设位置需要与嵌入水印数据方法中选取的预设位置相对应(上文中涉及到，此处不做具体介绍)。然后，分别以每个第二特征点为中心，选取该第二特征点的周围区域组成第二特征点数据块。接着，根据第二特征点数据块获取水印提取数据块。基于APBT对水印提取数据块进行分块变换以获得多个第二变换块，其中分块的大小与嵌入水印数据的方法中的分块情况相对应。然后，根据每个第二变换块中的DC系数构造第二DC系数矩阵，并对第二DC系数矩阵进行反SVD，以获得水印提取矩阵。本发明中，利用DC系数的能量高的性能构建第二DC系数矩阵，提高了提取水印数据过程的抗鲁棒性。
步骤S603：根据预设阈值从水印提取矩阵中提取水印数据。
作为本发明的再一个实施例，步骤S603可以包括：判断水印提取矩阵中的每个元素值是否大于等于预设阈值，若是，则提取出元素值，并根据提取出的元素值组成水印数据。本发明中，若嵌入的水印数据是二值水印信息，即嵌入的水印信息是0或1，预设阈值是1，则判断水印提取矩阵的元素是否大于等于1，若是，则确认为水印信息，否则认为不是水印信息。例如，水印提取矩阵是[1，0.5；0.3，2]，将水印提取矩阵中的元素分别与预设阈值1进行比较，大于等于1认为是水印信息，则得到水印矩阵为[1，0；0，1]。
作为本发明的又一个实施例，在步骤S603中的根据预设阈值从水印提取矩阵中提取水印数据，提取水印数据的方法还可以包括：基于Arnold变换对所述水印数据进行变换；对执行Arnold变换之后的水印数据进行IAPBT。由于本发明中嵌入水印数据的方法中，首先基于APBT对水印数据进行变换处理，然后基于Arnold变换对APBT后的水印数据进行变换。因此，在提取水印数据的方法中，需要对提取出的水印数据进行Arnold变换，然后再对Arnold变换后的水印数据进行IAPBT。
图7是根据本发明一个可参考实施例的嵌入水印数据的方法的主要流程的示意图。如图7所示，嵌入水印数据的方法的主要流程可以包括：步骤S701，根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据；步骤S702，基于APBT对水印数据进行变换处理；步骤S703，基于Arnold变换对APBT后的水印数据进行变换；步骤S704，基于SIFT对第一视频序列的预设位置的第一帧图像进行变换，以获得该帧图像的第一特征点；步骤S705，以第一特征点为中心构造第一特征点数据块；步骤S706，根据第一特征点数据块获取水印嵌入数据块；步骤S707，对水印嵌入数据块进行分块APBT以获得多个第一变换块；步骤S708，根据每个第一变换块中的DC系数构造第一DC系数矩阵；步骤S709，对第一DC系数矩阵进行SVD，以获得水印嵌入矩阵；步骤S710，将水印数据嵌入至水印嵌入矩阵；步骤S711，对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵进行SVD，以获取到新的第一DC系数；步骤S712，将新的第一DC系数分别放入到每个第一变换块中，然后对每个第一变换块进行IAPBT，以获取携带水印数据的第二视频序列。
图8是根据本发明一个可参考实施例的提取水印数据的方法的主要流程的示意图。如图8所示，提取水印数据的方法的主要流程可以包括：步骤S801，获取待提取水印数据的第二视频序列；步骤S802，对第二视频序列的预设位置的第二帧图像进行SIFT，以获得第二帧图像的第二特征点；步骤S803，以第二特征点为中心构造第二特征点数据块；步骤S804，根据第二特征点数据块获取水印提取数据块；步骤S805，对水印提取数据块进行分块APBT以获得多个第二变换块；步骤S806，根据每个第二变换块中的DC系数构造第二DC系数矩阵；步骤S807，对第二DC系数矩阵进行反SVD，以获得水印提取矩阵；步骤S808，判断水印提取矩阵中的每个元素值是否大于等于预设阈值，若是，则执行步骤S809，否则执行步骤S810；步骤S809，获取该元素值对应的水印信息；步骤S810，确定该元素值不含水印信息；步骤S811；生成水印数据；步骤S812，基于Arnold变换对水印数据进行变换；步骤S813，对执行Arnold变换之后的水印数据进行IAPBT，以获取到原始的水印数据。
图9是根据本发明实施例的嵌入水印数据的***的结构示意图。如图9所示，首先获取到待嵌入水印数据的视频序列对应的特征点数据块，将其中的Y分量(即亮度分量，本发明中也可以选择色度分量，即U分量或V分量，对此不作限定)作为视频水印载体(即水印嵌入矩阵块)，一般Y分量的尺寸会大于水印图像(即水印数据)的大小，如果水印图像的尺寸过大，可以在视频序列的多帧图像中进行嵌入，视频序列的每一帧图像中嵌入部分水印图像。假设Y分量的大小为W×H，水印图像的尺寸为U×V，且为了计算方便取U≥V，为了将水印图像一次性地嵌入到Y分量中，由此可以推算出通过DC系数构成的矩阵和通过SVD获得的对角矩阵S的大小为U×V。为了获得U×V个DC系数，那么进行APBT的图像块数量最少应为：
同时，APBT要求其变换矩阵为方阵，并且为了保证重建图像的质量，U和V的取值最小为8，因此变换块的大小N×N为：
在确定变换块的大小之后，将Y分量按要求做分块APBT，将每一个变换块的DC系数提取出来，组成一个大小为U×V的矩阵，由于DC系数具有很好的抗干扰性，其很适合用于水印的嵌入。接着将DC系数构成的矩阵做SVD，并在奇异值矩阵中嵌入水印图像的信息，为了减小水印嵌入对视频的影响，本发明将携带水印信息的矩阵做第二次SVD变换，通过第二次得到的奇异值矩阵来恢复DC系数。然后即可将嵌入水印的DC矩阵系数依次放回各个块的APBT系数中直接取代吗，将每一个APBT变换块做IAPBT变换，即可恢复出携带水印的视频序列。
图10是根据本发明实施例的提取水印数据的***的结构示意图。如图10所示，首先基于SIFT对含水印数据的视频序列进行变换，得到该视频序列的特征点，然后根据特征点构造水印提取数据块，然后对该数据块进行APBT，得到由DC系数构成的DC系数矩阵，接着对该DC系数矩阵做反SVD，最终将得到水印提取矩阵，将该水印提取矩阵中的元素值与设定的阈值进行对比，进而提取出水印信息。
根据本发明实施例的视频版权保护的技术方案可以看出，能够利用尺度不变特征变换获取第一视频序列的第一特征点，然后将水印数据嵌入至利用特征点构造的水印嵌入矩阵中，从而可以有效地抵抗HEVC的重压缩攻击，降低水印数据对视频质量的影响；本发明实施例中在根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据之后，对水印数据进行置乱处理，从而可以保证水印数据的安全性和可靠性；本发明实施例中对水印数据进行置乱处理时，先后对水印数据执行全相位双正交变换和基于Arnold变换，从而可以进一步降低水印数据间的相关性，提高水印数据的安全性，即使水印数据被非法提取也无法被恢复；本发明实施例中基于尺度不变特征变换获取帧图像的特征点，从而可以保证特征点的稳定性，并且可以根据实际情况选择预设位置的帧图像进行尺度不变特征变换，提高了本发明的实用性；本发明实施例中对水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换，从而可以灵活调整分块的大小，保证水印数据都可以被嵌入；本发明实施例中利用直流系数的能量高的性能构建第一直流系数矩阵或者第二直流系数矩阵，从而可以提高本方案的抗鲁棒性；本发明实施例中对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵再次执行奇异值分解，然后将新的第一直流系数分别放入到每个第一变换块中，从而可以进一步提高整个算法的鲁棒性；本发明实施例中在提取水印数据的过程中，能够利用尺度不变特征变换获取第二视频序列的第二特征点，从而可以保证第二特征点的准确性，然后根据预设阈值从利用第二特征点构造的水印提取矩阵中提取水印数据，从而可以根据实际情况设定预设阈值，提高方案的实用性。
本发明中，视频版权的保护装置可以包括：嵌入水印数据的装置和提取水印数据的装置。图11是根据本发明实施例的嵌入水印数据的装置的主要模块的示意图。如图11所示，本发明实施例的嵌入水印数据的装置1100主要包括以下模块：第一获取模块1101、第一构造模块1102和嵌入模块1103。其中，第一获取模块1101可用于根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据。第一构造模块1102可用于基于尺度不变特征变换获取第一视频序列的第一特征点，并根据该第一特征点构造水印嵌入矩阵。嵌入模块1103可用于将水印数据嵌入至水印嵌入矩阵，以获取携带水印数据的第二视频序列。
本发明实施例中，嵌入水印数据的装置1100还可以包括：处理模块(图中未示出)。该处理模块可用于对水印数据进行置乱处理。
本发明实施例中，处理模块还可用于：对水印数据执行全相位双正交变换；基于Arnold变换对全相位双正交变换后的水印数据进行变换。
本发明实施例中，第一构造模块1102还可用于：对第一视频序列的预设位置的第一帧图像进行尺度不变特征变换，以获得第一帧图像的第一特征点；以第一特征点为中心构造第一特征点数据块，并根据第一特征点数据块获取水印嵌入数据块；对水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第一变换块，并根据每个第一变换块中的直流系数构造第一直流系数矩阵；对第一直流系数矩阵进行奇异值分解，以获得水印嵌入矩阵。
本发明实施例中，嵌入模块1103还可用于：对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵进行奇异值分解，以获取到新的第一直流系数；将新的第一直流系数分别放入到每个第一变换块中，然后对每个第一变换块进行逆全相位双正交变换。
图12是根据本发明实施例的提取水印数据的装置的主要模块的示意图。如图12所示，本发明实施例的提取水印数据的装置1200主要包括以下模块：第二获取模块1201、第二构造模块1202和提取模块1203。其中，第二获取模块1201可用于获取待提取水印数据的第二视频序列。第二构造模块1202可用于基于尺度不变特征变换获取第二视频序列的第二特征点，并根据第二特征点构造水印提取矩阵。提取模块1203可用于根据预设阈值从水印提取矩阵中提取水印数据。
本发明实施例中，第二构造模块1202还可用于：对第二视频序列的预设位置的第二帧图像进行尺度不变特征变换，以获得第二帧图像的第二特征点；以第二特征点为中心构造第二特征点数据块，并根据第二特征点数据块获取水印提取数据块；对水印提取数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第二变换块，并根据每个第二变换块中的直流系数构造第二直流系数矩阵；对第二直流系数矩阵进行反奇异值分解，以获得水印提取矩阵。
本发明实施例中，提取模块1203还可用于：判断水印提取矩阵中的每个元素值是否大于等于预设阈值，若是，则提取出元素值，并根据提取出的元素值组成水印数据。
本发明实施例中，提取水印数据的装置1200还可以包括：变换模块(图中未示出)。该变换模块可用于基于Arnold变换对水印数据进行变换；对执行Arnold变换之后的水印数据进行逆全相位双正交变换。
从以上描述可以看出，能够利用尺度不变特征变换获取第一视频序列的第一特征点，然后将水印数据嵌入至利用特征点构造的水印嵌入矩阵中，从而可以有效地抵抗HEVC的重压缩攻击，降低水印数据对视频质量的影响；本发明实施例中在根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据之后，对水印数据进行置乱处理，从而可以保证水印数据的安全性和可靠性；本发明实施例中对水印数据进行置乱处理时，先后对水印数据执行全相位双正交变换和基于Arnold变换，从而可以进一步降低水印数据间的相关性，提高水印数据的安全性，即使水印数据被非法提取也无法被恢复；本发明实施例中基于尺度不变特征变换获取帧图像的特征点，从而可以保证特征点的稳定性，并且可以根据实际情况选择预设位置的帧图像进行尺度不变特征变换，提高了本发明的实用性；本发明实施例中对水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换，从而可以灵活调整分块的大小，保证水印数据都可以被嵌入；本发明实施例中利用直流系数的能量高的性能构建第一直流系数矩阵或者第二直流系数矩阵，从而可以提高本方案的抗鲁棒性；本发明实施例中对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵再次执行奇异值分解，然后将新的第一直流系数分别放入到每个第一变换块中，从而可以进一步提高整个算法的鲁棒性；本发明实施例中在提取水印数据的过程中，能够利用尺度不变特征变换获取第二视频序列的第二特征点，从而可以保证第二特征点的准确性，然后根据预设阈值从利用第二特征点构造的水印提取矩阵中提取水印数据，从而可以根据实际情况设定预设阈值，提高方案的实用性。
图13示出了可以应用本发明实施例的视频版权的保护方法或视频版权的保护装置的示例性***架构1300。
如图13所示，***架构1300可以包括终端设备1301、1302、1303，网络1304和服务器1305。网络1304用以在终端设备1301、1302、1303和服务器1305之间提供通信链路的介质。网络1304可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
用户可以使用终端设备1301、1302、1303通过网络1304与服务器1305交互，以接收或发送消息等。终端设备1301、1302、1303上可以安装有各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等(仅为示例)。
终端设备1301、1302、1303可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。
服务器1305可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备1301、1302、1303所浏览的购物类网站提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的产品信息查询请求等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如目标推送信息、产品信息--仅为示例)反馈给终端设备。
需要说明的是，本发明实施例所提供的视频版权的保护方法一般由服务器1305执行，相应地，视频版权的保护装置一般设置于服务器1305中。
应该理解，图13中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。
下面参考图14，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的计算机***1400的结构示意图。图14示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图14所示，计算机***1400包括中央处理单元(CPU)1401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1402中的程序或者从存储部分1408加载到随机访问存储器(RAM)1403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1403中，还存储有***1400操作所需的各种程序和数据。CPU 1401、ROM 1402以及RAM 1403通过总线1404彼此相连。输入/输出(I/O)接口1405也连接至总线1404。
以下部件连接至I/O接口1405：包括键盘、鼠标等的输入部分1406；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1407；包括硬盘等的存储部分1408；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1409。通信部分1409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1410也根据需要连接至I/O接口1405。可拆卸介质1411，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1410上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1408。
特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1409从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1411被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)1401执行时，执行本发明的***中限定的上述功能。
需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括第一获取模块、第一构造模块和嵌入模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，第一获取模块还可以被描述为“根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据的模块”。
作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据；基于尺度不变特征变换获取所述第一视频序列的第一特征点，并根据所述第一特征点构造水印嵌入矩阵；将所述水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵，以获取携带所述水印数据的第二视频序列。
根据本发明实施例的技术方案，能够利用尺度不变特征变换获取第一视频序列的第一特征点，然后将水印数据嵌入至利用特征点构造的水印嵌入矩阵中，从而可以有效地抵抗HEVC的重压缩攻击，降低水印数据对视频质量的影响；本发明实施例中在根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据之后，对水印数据进行置乱处理，从而可以保证水印数据的安全性和可靠性；本发明实施例中对水印数据进行置乱处理时，先后对水印数据执行全相位双正交变换和基于Arnold变换，从而可以进一步降低水印数据间的相关性，提高水印数据的安全性，即使水印数据被非法提取也无法被恢复；本发明实施例中基于尺度不变特征变换获取帧图像的特征点，从而可以保证特征点的稳定性，并且可以根据实际情况选择预设位置的帧图像进行尺度不变特征变换，提高了本发明的实用性；本发明实施例中对水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换，从而可以灵活调整分块的大小，保证水印数据都可以被嵌入；本发明实施例中利用直流系数的能量高的性能构建第一直流系数矩阵或者第二直流系数矩阵，从而可以提高本方案的抗鲁棒性；本发明实施例中对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵再次执行奇异值分解，然后将新的第一直流系数分别放入到每个第一变换块中，从而可以进一步提高整个算法的鲁棒性；本发明实施例中在提取水印数据的过程中，能够利用尺度不变特征变换获取第二视频序列的第二特征点，从而可以保证第二特征点的准确性，然后根据预设阈值从利用第二特征点构造的水印提取矩阵中提取水印数据，从而可以根据实际情况设定预设阈值，提高方案的实用性。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (20)
1.一种视频版权的保护方法，其特征在于，包括：
根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据；
基于尺度不变特征变换获取所述第一视频序列的第一特征点，并根据所述第一特征点构造水印嵌入矩阵；
将所述水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵，以获取携带所述水印数据的第二视频序列。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，在根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据之后，所述方法还包括：对所述水印数据进行置乱处理。
3.根据权利要求2所述的保护方法，其特征在于，对所述水印数据进行置乱处理包括：对所述水印数据执行全相位双正交变换；基于Arnold变换对全相位双正交变换后的水印数据进行变换。
4.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，基于尺度不变特征变换获取所述第一视频序列的第一特征点，并根据所述第一特征点构造水印嵌入矩阵包括：
对所述第一视频序列的预设位置的第一帧图像进行尺度不变特征变换，以获得所述第一帧图像的第一特征点；
以所述第一特征点为中心构造第一特征点数据块，并根据所述第一特征点数据块获取水印嵌入数据块；
对所述水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第一变换块，并根据每个第一变换块中的直流系数构造第一直流系数矩阵；
对所述第一直流系数矩阵进行奇异值分解，以获得所述水印嵌入矩阵。
5.根据权利要求4所述的保护方法，其特征在于，在将所述水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵之后，所述方法还包括：
对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵进行奇异值分解，以获取到新的第一直流系数；
将所述新的第一直流系数分别放入到所述每个第一变换块中，然后对所述每个第一变换块进行逆全相位双正交变换。
6.一种视频版权的保护方法，其特征在于，包括：
获取待提取水印数据的第二视频序列；
基于尺度不变特征变换获取所述第二视频序列的第二特征点，并根据所述第二特征点构造水印提取矩阵；
根据预设阈值从所述水印提取矩阵中提取水印数据。
7.根据权利要求6所述的保护方法，其特征在于，基于尺度不变特征变换获取所述第二视频序列的第二特征点，并根据所述第二特征点构造水印提取矩阵包括：
对所述第二视频序列的预设位置的第二帧图像进行尺度不变特征变换，以获得所述第二帧图像的第二特征点；
以所述第二特征点为中心构造第二特征点数据块，并根据所述第二特征点数据块获取水印提取数据块；
对所述水印提取数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第二变换块，并根据所述每个第二变换块中的直流系数构造第二直流系数矩阵；
对所述第二直流系数矩阵进行反奇异值分解，以获得所述水印提取矩阵。
8.根据权利要求6所述的保护方法，其特征在于，根据预设阈值从所述水印提取矩阵中提取水印数据包括：
判断所述水印提取矩阵中的每个元素值是否大于等于预设阈值，若是，则提取出所述元素值，并根据提取出的元素值组成水印数据。
9.根据权利要求6所述的保护方法，其特征在于，在根据预设阈值从所述水印提取矩阵中提取水印数据之后，所述方法还包括：基于Arnold变换对所述水印数据进行变换；对执行Arnold变换之后的水印数据进行逆全相位双正交变换。
10.一种视频版权的保护装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于根据第一视频序列获取待嵌入的水印数据；
第一构造模块，用于基于尺度不变特征变换获取所述第一视频序列的第一特征点，并根据所述第一特征点构造水印嵌入矩阵；
嵌入模块，用于将所述水印数据嵌入至所述水印嵌入矩阵，以获取携带所述水印数据的第二视频序列。
11.根据权利要求10所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括：处理模块，用于对所述水印数据进行置乱处理。
12.根据权利要求11所述的保护装置，其特征在于，所述处理模块还用于：对所述水印数据执行全相位双正交变换；基于Arnold变换对全相位双正交变换后的水印数据进行变换。
13.根据权利要求10所述的保护装置，其特征在于，所述第一构造模块还用于：
对所述第一视频序列的预设位置的第一帧图像进行尺度不变特征变换，以获得所述第一帧图像的第一特征点；
以所述第一特征点为中心构造第一特征点数据块，并根据所述第一特征点数据块获取水印嵌入数据块；
对所述水印嵌入数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第一变换块，并根据每个第一变换块中的直流系数构造第一直流系数矩阵；
对所述第一直流系数矩阵进行奇异值分解，以获得所述水印嵌入矩阵。
14.根据权利要求13所述的保护装置，其特征在于，所述嵌入模块还用于：
对嵌入水印数据的水印嵌入矩阵进行奇异值分解，以获取到新的第一直流系数；
将所述新的第一直流系数分别放入到所述每个第一变换块中，然后对所述每个第一变换块进行逆全相位双正交变换。
15.一种视频版权的保护装置，其特征在于，包括：
第二获取模块，用于获取待提取水印数据的第二视频序列；
第二构造模块，用于基于尺度不变特征变换获取所述第二视频序列的第二特征点，并根据所述第二特征点构造水印提取矩阵；
提取模块，用于根据预设阈值从所述水印提取矩阵中提取水印数据。
16.根据权利要求15所述的保护装置，其特征在于，所述第二构造模块还用于：
对所述第二视频序列的预设位置的第二帧图像进行尺度不变特征变换，以获得所述第二帧图像的第二特征点；
以所述第二特征点为中心构造第二特征点数据块，并根据所述第二特征点数据块获取水印提取数据块；
对所述水印提取数据块进行分块全相位双正交变换以获得多个第二变换块，并根据所述每个第二变换块中的直流系数构造第二直流系数矩阵；
对所述第二直流系数矩阵进行反奇异值分解，以获得所述水印提取矩阵。
17.根据权利要求15所述的保护装置，其特征在于，所述提取模块还用于：
判断所述水印提取矩阵中的每个元素值是否大于等于预设阈值，若是，则提取出所述元素值，并根据提取出的元素值组成水印数据。
18.根据权利要求15所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括：变换模块，用于基于Arnold变换对所述水印数据进行变换；对执行Arnold变换之后的水印数据进行逆全相位双正交变换。
19.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-9中任一所述的方法。
20.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一所述的方法。
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2018
- 2018-04-09 CN CN201810310612.9A patent/CN110365986A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
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