基于DC系数的MPEG2视频水印实现方法

摘要

基于DC系数的MPEG2视频水印实现方法，属于计算机信息安全领域。本发明提出了在编码视频的I帧的亮度分量中嵌入水印信息，从而保证了视频水印的鲁棒性；在水印嵌入位置上，选择对视频质量影响最小的每一个条带的最后一个宏块的Y分量的最后一个差分DC系数，使得修改DC系数后并不会影响到其他条带的视频数据；在水印的嵌入提取算法中，结合MPEG2视频中DC系数采用霍夫曼差分编码特征，在保证添加水印前后DCT系数的编码量不变的基础上嵌入水印信息；水印的嵌入和提取并不涉及大量的数据DCT、IDCT变换以及量化和反量化，大大降低了视频水印系统的复杂度，提高了水印的嵌入和提取效率，并增强了水印信息提取的准确度。

主权项

1.一种基于DC系数的MPEG2视频水印实现方法，其特征在于，包括步骤：(1)水印的预处理采用混沌映射和纠错码相结合的方法处理水印信息；水印预处理的具体步骤如下：1)利用混沌系统生成实值序列根据Logistic映射定义：x_i+1＝μx_i(1-x_i)，x_i∈(0，1)，选定一个密钥x₀，在3.5699456和4之间选取一个μ，利用Logistic映射生成实数值序列{x_i|i＝0，1，2，，n}，这是一个混沌映射的轨迹点所形成的序列；2)将实值序列转换成二值序列将上述生成的实值混沌序列{x_i}代入下面的阈值函数τ(x_i)：$\tau \left(x_i\right)=\left\{\begin{array}{cc}0,& 0\le x_i\le \frac{1}{2}\\ 1,& \frac{1}{2}<x_i\le 1\end{array}\right.$(公式1)得到二值混沌序列，记为：S＝{k_i|k_i＝τ(x_i)，i＝0，1，2，，n}；(3)调制水印信息设原始水印信号为由二值混沌序列采用按位进行异或的方法进行调制，得到新的水印信号：$W=\left\{w_i\right|w_i=w_i^0\oplus k_i,i=\mathrm{0,1,2},,n\};$(4)增加纠错编码对上述产生的水印信号添加(7，4)汉明纠错码，生成最终要嵌入的水印信息；(2)水印的嵌入视频水印的具体嵌入步骤如下：1)将用Logistic混沌映射和纠错编码相结合的方法处理后的数据作为水印信息，其每一位数据为0、1比特序列；2)提取MPEG2视频部分中的I帧数据，解码一个条带并计算条带中的Y分量中的最后一个宏块中的最后一个DC系数；3)在上面提取出来DC系数的基础上，根据DC系数所需要VLC编码量的大小来修改DC系数嵌入水印信息，公式如下：(公式2)其中，DC表示量化后的直流系数取整数，f(DC)表示DC的VLC编码位数，f(DC+1)表示DC+1的VLC编码位数，DC′表示调制后的直流系数；当要嵌入的水印信息位是0时，如果DC为偶数，则不改变原来的系数，如果DC为奇数，则需要使DC系数加1或者减1；如果DC系数加1后的视频编码量和原DC系数的编码量不相等，则让DC系数减1，重新编码DC′系数后放回原始视频流中；同理，当要嵌入的水印信息是1时，如果DC为奇数，则不改变原来的系数，如果DC为偶数，则需要使DC系数加1或者减1，如果DC系数加1后的视频编码量和原DC系数的编码量不相等，则让DC系数减1，然后重新编码DC′系数后放回原始视频流中；4)重复步骤2)、3)直到所有的水印信息位都嵌入到视频当中为止；(3)水印的提取提取水印信息的基本过程是嵌入水印的一个逆过程；具体步骤如下：1)解码嵌入水印后的视频数据的I帧的每一个条带，计算条带的最后一个宏块的Y分量的最后一个DC′系数；2)如果上述DC′系数是奇数则说明嵌入的水印比特是1，则提取一位比特1；如果是偶数则说明嵌入的水印比特是0，则提取一位比特0；3)重复上述过程直到所有的信息都被提取完毕为止；4)对提取出来的水印信息利用(7，4)汉明码纠错，把纠错后的信息利用二值混沌序列采用按位异或的方法，恢复得到原始水印信息。