水印和同步都可看成 1和0組成的比特串，也就可看成1和-1組成的比特序列，用化1.b2. . .bi....)來表示。我 們使用擴頻方式來隱藏該些信息串。Figure1中的偽隨機序列生成器用來產生兩個偽隨機 序列，一個用于表示水印的信息比特，一個用于表示同步比特，兩個偽隨機序列的生成密鑰 和生成長度可W不同。
[00巧]該兩個偽隨機序列在統計意義上是Gauss白噪聲，考慮到惡意攻擊者可W在對視 頻信號影響不大的情況下，利用時間軸方向的低通濾波等處理去除水印信號，本方案不直 接采用白噪聲，而是先對白噪聲進行低通濾波。考慮到時間維人眼視覺系統在低于IHz時 敏感性下降該一特性，本發明實施例所設計的低通濾波器的截止頻率大約在mz左右。
[0036] 由于同步比特的偽隨機序列和水印比特的偽隨機序列的構造嵌入和提取等過程 類似，故在后文中統一用W(t)表示偽隨機序列。為簡化后續的相關檢測，要求在構造W(t) 時具有零均值，即EW(t) = 0,并且可W通過控制其最大幅度Am來控制水印的嵌入強度。
[0037] 水印的嵌入過程就是將水印信號W(t)嵌入視頻的AAE序列v(t)中，即通過水印 信號修改每一帖的交流成分。為此，對于128X128大小的圖像帖，使用雙正交小波進行7 層小波分解。根據圖1，對于某個信息比特bi，其嵌入水印的過程，就是將水印的偽隨機序 列W(t)調制到v(t)上，即；
[0038]v,(t) =V(t)+bi*W(t)
[0039] 小波變換后，在修改交流能量時，考慮到系統的抗攻擊能力（不選包含直流能量 的化7,同時不選最高頻系數W抵抗空間低通濾波的攻擊），僅選取第2~7層的AC系數進 行修改。修改的范圍如圖2中所示。圖中陰影部分為選取的修改區域。
[0040] 本發明實施例選取小波分解，是因為小波分解具有優良的空-頻分解特性。在空 間域變化較大的區域，其對應的小波分解系數的絕對值也較大，在該些點上進行的修改也 較大；反之，在變化較小的區域進行較小的修改。而對人眼視覺特性的研究發現，人眼對于 圖像中復雜紋理區域變化的敏感程度比簡單區域的低。因此，該種修改方案與人眼的視覺 特性相一致。當修改系數結束后，通過小波重建，得到空間域的圖像帖，從而完成該帖水印 信號的嵌入。視頻所有帖嵌入完畢后，也就完成對該視頻的水印嵌入。
[0041] 圖3示出了本發明實施例中的數字視頻水印提取的方法流程圖，水印的提取無須 從視頻的第1帖開始，可W從視頻的任一帖開始。檢測器首先逐帖檢測同步的存在，若從當 前點直到結束均檢測不到同步，則證明此視頻中不存在水印。若檢測到同步，則計算相鄰兩 同步之間的帖數是否正確。若正確，則提取水印；否則，則可能遭到了去帖或增帖等攻擊，該 部分檢測不出正確的水印，需要檢查下面兩同步，依次類推。在同步檢測和水印比特的提取 中，都采取互相關的方法。
[0042]首先利用計算該視頻的平均交流能量序列v，(t)，同時根據版權擁有者手中的密 碼產生表示水印比特和同步比特的偽隨機序列W(t)，計算v，(t)與W(t)之間的互相關來檢 測水印和同步是否存在，如下式：
[0043] Rv,W (0) =E[V(t)W(t)]+biE[W(t) 2]
[0044] = Rv,w(0)+biE[W(t)2]
[004引因此，若視頻沒有嵌入水印，則上述為0;否則，等于。因此我們能夠通過設置闊值E[W(t)2]來判斷水印或同步比特的存在，并根據正負號判定0或1，從而提取水印。
[0046] 存在基于人類視覺系統（HumanVisionSystem,HV巧的抗幾何攻擊視頻水印方 案。該方法先對原始視頻對象進行規范化處理，記錄同步信息，類似于上述的半盲檢測。在 水印嵌入時，根據人類視覺特性，從視頻對象中選取高細節區域嵌入水印。在水印檢測和提 取前，對受攻擊的含水印視頻對象進行規范化處理，調整一些抖動點的位置，W進一步提高 水印檢測的性能。
[0047] 綜上，由于圖像的AAE(averageACenergy,即平均交流能量）在大多數幾何形變 的攻擊下保持不變，即使在有些情形（如新圖像的部分被填充）發生了變化，也能保持一種 近似的線性關系，對于檢測來說影響不大。而且，該類攻擊比較少見，因為會暴露被攻擊的 跡象。因此，通過把水印信號嵌入AAE中，能有效抵抗幾何形變的攻擊，提高水印魯椿性，保 護數字視頻內容版權。
[0048] 本領域普通技術人員可W理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可 W通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序可W存儲于一計算機可讀存儲介質中，存 儲介質可W包括；只讀存儲器（ROM,Read化lyMemo巧）、隨機存取存儲器（RAM,Random AccessMemoir)、磁盤或光盤等。
[0049] 另外，W上對本發明實施例所提供的抗幾何攻擊的安全數字視頻水印的方法進行 了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，W上實施例 的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核屯、思想；同時，對于本領域的一般技術人員， 依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內 容不應理解為對本發明的限制。
【主權項】
1. 一種抗幾何攻擊的安全數字視頻水印的方法，其特征在于，包括如下步驟： 在數字視頻水印嵌入的過程中，將數字視頻水印嵌入到平均交流能量AAE中；以及采 用優良空頻分解特性的小波分解； 在數字視頻水印提取的過程中，逐幀檢測同步是否存在，若果存在則計算相鄰同步之 間的幀數是否正確，如果正確則提取水印，如果不正確則不提取。2. 如權利要求1所述的抗幾何攻擊的安全數字視頻水印的方法，其特征在于，所述將 數字視頻水印嵌入到平均交流能量AAE中包括： 在視頻序列中嵌入有意義水印的同時嵌入同步，并將同步和有意義水印交疊嵌入； 將水印信號嵌入視頻的AAE序列中，通過水印信號修改每一幀的交流成分。3. 如權利要求2所述的抗幾何攻擊的安全數字視頻水印的方法，其特征在于，所述采 用優良空頻分解特性的小波分解包括： 當修改系數結束后，通過小波重建，得到空間域的圖像幀，從而完成該幀水印信號的嵌 入。4. 如權利要求1至3任一項所述的抗幾何攻擊的安全數字視頻水印的方法，其特征在 于，所述逐幀檢測同步是否存在包括： 利用計算該視頻的平均交流能量序列，同時根據版權擁有者手中的密碼產生表示水印 比特和同步比特的偽隨機序列，計算平均交流能量序列與偽隨機序列之間的互相關來檢測 水印和同步是否存在。
【專利摘要】本發明實施例公開了一種抗幾何攻擊的安全數字視頻水印的方法，包括如下步驟：在數字視頻水印嵌入的過程中，將數字視頻水印嵌入到平均交流能量AAE中；以及采用優良空頻分解特性的小波分解；在數字視頻水印提取的過程中，逐幀檢測同步是否存在，若果存在則計算相鄰同步之間的幀數是否正確，如果正確則提取水印，如果不正確則不提取。本發明實施例通過把水印信號嵌入AAE中，能有效抵抗幾何形變的攻擊，提高水印魯棒性，保護數字視頻內容版權。
【IPC分類】H04N21/8358
【公開號】CN104902341
【申請號】CN201510268912
【發明人】林格, 梁滔, 薛凱軍, 肖劍, 徐金柳
【申請人】東莞中山大學研究院, 中山大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月22日