專利名稱：一種基于預(yù)測(cè)模式選擇的h.264數(shù)字水印嵌入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多媒體視頻編碼領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)H. 264標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字水印嵌入算法。它可以保證在編碼輸出信噪比和碼流比特率大小基本不變的情況下在視頻碼流中嵌入數(shù)字水印，并能夠在解碼時(shí)無損提取。
(二)
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的不斷進(jìn)步，數(shù)字水印技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)字產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的有效方法，常見的視頻數(shù)字水印技術(shù)可分為在原始視頻中嵌入水印、在編碼過程中嵌入水印，后者又分為在變換域中嵌入水印、在運(yùn)動(dòng)向量中嵌入水印等方法。
H. 264是ITU-T的VCEG (視頻編碼專家組)和IS0/IEC的MPEG (活動(dòng)圖像專家組) 的聯(lián)合視頻組(JVT/Joint Video Team)開發(fā)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。它等同于ISO的MPEG-4的第十部分，于2003年5月正式批準(zhǔn)。和傳統(tǒng)的視頻編碼方式相比，H. 264標(biāo)準(zhǔn)有著更高的編碼效率和算法復(fù)雜度。
H. 264標(biāo)準(zhǔn)采用采用YUV420模式編碼，16X16亮度宏塊和8X8色度宏塊作為編碼的基本單元，根據(jù)不同的編碼算法，每個(gè)16X16宏塊可以進(jìn)一步劃分為4X4亮度子塊，
進(jìn)一步提升編碼效率。
H. 264標(biāo)準(zhǔn)把編碼幀主要分為I幀、B幀、P幀，其中I幀中所有宏塊只能采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，B幀和P幀中的宏塊可以采用幀間預(yù)測(cè)模式和幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，通常情況下，B幀和 P幀中只有少數(shù)宏塊采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，其數(shù)量和模式選擇算法有關(guān)。
在H. 264標(biāo)準(zhǔn)中，幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式包含了 9種4 X 4亮度預(yù)測(cè)模式
權(quán)利要求
1.一種基于預(yù)測(cè)模式選擇的H. 264數(shù)字水印嵌入方法的水印數(shù)據(jù)插入視頻流過程包括下列步驟1)對(duì)待插入的水印數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義處理，并插入結(jié)束字符；2)針對(duì)待插入數(shù)據(jù)量和目標(biāo)視頻格式幀數(shù)計(jì)算出每幀宏塊組數(shù)和宏塊組包含宏塊數(shù)；3)連續(xù)插入兩個(gè)I幀，表示水印數(shù)據(jù)嵌入開始；4)I幀之后編碼第一個(gè)非I幀開始進(jìn)行數(shù)據(jù)嵌入；
2.一種基于預(yù)測(cè)模式選擇的H. 264數(shù)字水印嵌入方法的水印數(shù)據(jù)從H. 264視頻流中提取過程包括下列步驟1)開始對(duì)已編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行正常解碼；2)如果遇到連續(xù)兩個(gè)I幀，則從下一非I編碼幀開始進(jìn)行水印數(shù)據(jù)提取操作；3)檢測(cè)宏塊預(yù)測(cè)模式，如采用幀間預(yù)測(cè)模式，則不進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，如采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，則根據(jù)不同模式提取出不同水印碼流，提取順序是先按照由左至右由上至下的順序進(jìn)行4 X 4亮度提取，再提取U色度信息，最后提取V色度信息；4)如在提取過程中遇到0x5555則轉(zhuǎn)義成0x55；5)如果遇到單獨(dú)0x55，則表示水印數(shù)據(jù)提取結(jié)束，直到再檢測(cè)到連續(xù)兩個(gè)I幀后再重啟數(shù)據(jù)提取進(jìn)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義處理即把所有0x55轉(zhuǎn)義成0x5555。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中描述的結(jié)束字符指0x55。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟幻中描述的計(jì)算出每幀宏塊組數(shù)方法為
其中DTotalBits為經(jīng)過轉(zhuǎn)義后需嵌入的總比特?cái)?shù)；2)FrameNum為目標(biāo)視頻需嵌入水印數(shù)據(jù)的總幀數(shù)；3)WMBLKPerFrame為每幀至少采取幀內(nèi)預(yù)測(cè)攜帶水印信息的宏塊數(shù)，即每幀宏塊組數(shù)；4)round為向上取整函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟幻中描述的宏塊組包含宏塊數(shù)方法為
DBLKPerFrame為每幀包含宏塊總數(shù)；2)WMBLKPerFrame為目標(biāo)視頻每幀宏塊組數(shù)；3)BLKGroup為宏塊組包含宏塊數(shù)；4)round為向上取整函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中描述的數(shù)據(jù)嵌入操作只針對(duì)B幀和P幀，不對(duì)I幀進(jìn)行操作，如嵌入過程中遇到I幀，則跳過該幀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4)中描述的數(shù)據(jù)嵌入操作具體包括以下步驟1)在開始嵌入數(shù)據(jù)之前建立宏塊組變量BLKGroupCoimt，初始化為1；建立已插入水印比特?cái)?shù)BitCoimt，初始化為0，在以后的操作中，每完成一個(gè)宏塊的數(shù)據(jù)嵌入，BitCount = BitCount+52，每編碼完成一個(gè)宏塊組，BLKGroupCount = BLKGroupCount+12)對(duì)第一個(gè)宏塊組進(jìn)行編碼時(shí)，編碼器會(huì)根據(jù)RDO算法自動(dòng)得出最優(yōu)預(yù)測(cè)模式，如果最優(yōu)預(yù)測(cè)模式屬于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，則對(duì)該宏塊進(jìn)行水印數(shù)據(jù)嵌入，根據(jù)不同的比特流采用不同的4X4亮度預(yù)測(cè)模式和8X8色度預(yù)測(cè)模式。具體順序是先對(duì)亮度進(jìn)行數(shù)據(jù)嵌入，再對(duì)U色度進(jìn)行數(shù)據(jù)嵌入，最后對(duì)V色度分量進(jìn)行數(shù)據(jù)嵌入。3)如果到宏塊組末尾時(shí)已嵌入數(shù)據(jù)量小于計(jì)劃應(yīng)嵌入的數(shù)據(jù)量，即BitCoimt <BLKGrOUpCOUntX52，則強(qiáng)制當(dāng)前宏塊組最后一個(gè)宏塊采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，并對(duì)其進(jìn)行水印數(shù)據(jù)嵌入。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟幻中描述的數(shù)據(jù)嵌入指根據(jù)需要嵌入的比特流采取不同的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，具體預(yù)測(cè)模式與碼流對(duì)照表如下
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于預(yù)測(cè)模式選擇的H.264數(shù)字水印嵌入方法，包括下列步驟1)對(duì)待插入的水印數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)義處理，并插入結(jié)束字符；2)針對(duì)待插入數(shù)據(jù)量和目標(biāo)視頻格式幀數(shù)計(jì)算出每幀宏塊組數(shù)和宏塊組包含宏塊數(shù)；3)連續(xù)插入兩個(gè)I幀，表示水印數(shù)據(jù)嵌入開始；4)I幀之后編碼第一個(gè)非I幀開始進(jìn)行數(shù)據(jù)嵌入。本發(fā)明在編碼質(zhì)量和碼率大小影響較小的情況下實(shí)時(shí)插入數(shù)字水印信息，并能在解碼過程中實(shí)現(xiàn)無損實(shí)時(shí)提取。
文檔編號(hào)H04N7/32GK102186080SQ20111012153
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者毛峽, 閆晗 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)