基于纠错码的数字视频水印方法

1.一种基于纠错码的数字视频水印方法，包括步骤：
由水印信息W根据纠错码算法G生成纠错信息R；
视频数据D分离为亮度信息和色度信息；
采用算法E1，E2，E3将水印信息W和纠错信息R分别嵌入至亮度信 息和色度信息中，其中，算法E1将水印信息嵌入亮度，算法E2将纠错信 息嵌入色度分量一，算法E3将纠错信息嵌入色度分量二；
将已嵌入水印信息的亮度信息和已嵌入纠错信息的色度信息合成为 视频数据D’；
已嵌入水印视频数据D分离为亮度信息和色度信息；
采用算法D1，D2，D3将水印信息W和纠错信息R1、R2分别从亮度 信息和色度信息中提取出来；
由W、R1、R2根据纠错算法C恢复水印信息W’，其中，所述的算法 D1对应E1，D2对应E2，D3对应E3。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的算法E1，E2，E3 可以相同也可以不同。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的水印信息W和纠 错信息R同步嵌入、同步提取。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于当水印信息受到严重攻 击无法恢复时，纠错信息作为水印信息。

技术领域\n本发明涉及水印技术，特别涉及基于纠错码的数字视频水印方法。\n技术背景\n随着多媒体技术和网络技术的飞速发展和广泛应用，图像、音频、 视频和其它各种多媒体作品都能以数字形式获得，制作其完美拷贝也变 得非常容易，这给人们的工作、学习和生活带来了极大的便利，但同时 也可能会导致大规模的非授权拷贝，这很有可能会损害音乐、电影、书 籍和软件等出版业的健康发展。数字水印技术就是针对这一问题提出来 的，将数字、序列号、文字、图像标志等版权信息嵌入到多媒体数据中， 以起到版权保护、秘密通信、数据文件的真伪鉴别和产品标志等作用。\n图像数字水印从90年代开始，已经有很长的研究历史，并且取得了 不少的研究成果，而且还推出了一些实用的产品。最早的图像水印方案 是LSB(最低有效位)替换，后来提出了扩频的思想，水印的健壮性有 了很大提高。水印嵌入的工作域也由空域发展到了变换域(DCT变换、 Mellin-Fourier变换以及Wavelet变换等)。数字视频水印作为一个新 兴的研究方向，仍然有很大的发展空间。\n为了实现版权保护等目的，在载体中嵌入的水印信息对于是图试图 移去它的操作应该是健壮的，对于各种有意或无意的攻击，应仍然保持 水印信息的可用性。现有的数字视频水印往往只注重于将水印信息嵌入 到亮度分量中去，并且对于攻击以后如何恢复受损的水印信息不加重视。\n发明内容\n本发明的目的是提供一种基于纠错码的数字视频水印方法，它能对 受损的水印信息加以恢复，从而提高水印的健壮性。\n为实现上述目的，一种基于纠错码的数字视频水印方法，包括步骤：\n由水印信息W根据纠错码算法G生成纠错信息R；\n视频数据D分离为亮度信息(Y)和色度信息；\n采用算法E1，E2，E3将水印信息W和纠错信息R分别嵌入至亮度信 息和色度信息中，其中，算法E1将水印信息嵌入亮度，算法E2将纠错信 息嵌入色度分量一，算法E3将纠错信息嵌入色度分量二；\n将已嵌入水印信息的亮度信息和已嵌入纠错信息的色度信息合成为 视频数据D’；\n已嵌入水印视频数据D分离为亮度信息(Y)和色度信息；\n采用算法D1，D2，D3将水印信息W和纠错信息R1、R2分别从亮度 信息和色度信息中提取出来；\n由W、R1、R2根据纠错算法C恢复水印信息W’，其中，所述的算法 D1对应E1，D2对应E2，D3对应E3。\n本发明嵌入的信息包含水印纠错信息，能对受损的水印信息加以恢 复；嵌入域包括视频数据的亮度和色度数据，充分利用可用空间；可采 用不同方式嵌入水印信息和纠错信息，增强健壮性；可选择嵌入原始视 频数据或压缩视频数据，适用性强；可增加新的水印嵌入算法，具有可 升级性。\n附图说明\n图1是嵌入流程图。\n图2是提取流程图。\n具体实施方式\n嵌入水印流程如图1所示，其具体步骤为：\n1.由水印信息W根据纠错码算法G生成纠错信息R。\n2.视频数据D分离为亮度信息(Y)和色度信息(常用的有UV、CrCb、 IQ等)\n3.采用算法E1，E2，E3将水印信息W和纠错信息R分别嵌入至亮度 信息和色度信息中。E1，E2，E3可以相同也可以不同。\n4.将已嵌入水印信息的亮度信息和已嵌入纠错信息的色度信息合成 为视频数据D’。\n提取水印流程如图2所示，其具体步骤为：\n1.已嵌入水印视频数据D分离为亮度信息(Y)和色度信息(常用 的有UV、CrCb、IQ等)\n2.采用算法D1，D2，D3将水印信息W和纠错信息R1、R2分别从亮 度信息和色度信息中提取出来。D1，D2，D3分别对应于嵌入时的 E1，E2，E3，可以相同也可以不同。\n3.由W、R1、R2根据纠错算法C恢复水印信息W’。\n此数字视频水印技术可适用于不同情况，如对于黑白视频，不使用 纠错信息，仍然是一个完整的数字水印方案。E1，E2，E3选择不同算法 可增强对单一攻击的健壮性，在W受某种攻击严重受损无法恢复的情况 下，R可作为水印信息的另一表述形式提供版权保护。由于嵌入算法Ei 的可选择性使得该技术不受限于视频数据的格式为原始视频或压缩视 频，皆可适用，而且可不断吸收水印技术的新发展，作为插件替换Ei纳 入系统中。纠错信息的构造算法G以及对印的水印纠错算法C作为插件 也可替换以适应不同条件，如对于常用的Y∶U∶V＝4∶2∶0格式视频数 据，可选择水印信息W：纠错信息R＝4∶1的构造算法，使得W、R可以 同步嵌入、同步提取，其过程如下所示：    \n由于MPEG系列视频压缩标准中GOP结构为I(BBP)nBB，n一般为3 至5，因此选取“BBP”3帧为一组，设采用相同的扩频方法嵌入水印信 息和纠错信息，选择合适的片率使得在一帧的Y分量中恰好嵌入8位，U、 V各嵌入2位校验位，则一组内嵌入24位数据位，6位校验位。设数据 位为I1，I2，…，I24，校验位为R1，R2，R3，R4，R5，R6。Ri的生成规则 可使用纠一位错的海明码，如下所示：\nR1＝I24I22I20I18I16I14I12I11I9I7I5I4I2I1\nR2＝I22  I21  I18  I17  I14  I13  I11  I10  I7  I6  I4  I3  I1\nR3＝I24  I23  I18  I17  I16  I15  I11  I10  I9  I8  I4  I3  I2\nR4＝I24  I23  I22  I21  I20  I19  I11  I10  I9  I8  I7  I6  I5\nR5＝I24  I23  I22  I21  I20  I19  I18  I17  I16  I15  I14  I13  I12\nR6可以设定为其它作用，如水印同步或附加校验码。\n提取水印时，先根据从Y分量中提取出的W计算出R’，再与从U、V 提取出的R1、R2比较，根据R’与R1、R2的差异对W进行修正，得到输出 水印W。当R’与R1、R2没有差异或有一位不同时，不需要对W进行修正， 直接输出作为W’。当有两位不同时，根据不同的位置对W中相应的位进 行修正(取反)，输出作为W’。设不同的位置为i、j，则W中需要修正 的位为2j-1+2i-1。当有三位或以上不同时，认为无法修正，输出W作为 W’，但加以标志说明。