[发明专利]一种抗几何攻击的视频水印防伪方法

摘要

本发明属于计算机视觉和图像理解领域，涉及一种抗几何攻击的视频水印防伪方法，包括下列步骤：第一步：提取视频帧的最大稳定极值区域MSER：第二步：对拟合出的椭圆区域进行筛选，消除区域重叠，选取用于最终的水印嵌入的椭圆区域；第三步：通过修改小波变换系数的水平高频竖直低频带(HL)和水平低频竖直高频带(LH)，对选取出的特征区域进行水印嵌入。增强了抗仿射几何攻击能力。本发明还给出了上述水印嵌入的逆过程即水印提取的方法。本发明能有效减少对原始视频的修改，即使在遭受恶意几何攻击情况下也能保持极好的视觉效果。

主权项

一种抗几何攻击的视频水印防伪方法，包括下列步骤：第一步：提取视频帧的最大稳定极值区域MSER：(1)使用BINSORT排序算法对视频帧中像素点按像素值大小进行排列，并给排序后的像素点建立位置索引，排序后的每个像素点视为连通组件；(2)使用联合‑查找算法对连通组件进行合并生长，记录每个连通组件的面积；(3)挑选MSER。在指定阈值下，从(2)得到的连通组件中挑选出组件面积变化随阈值变化取得局部最小值的连通组件，得到最大稳定极值区域。(4)对于每个最大稳定极值区域，计算均值u和协方差∑，再利用椭圆区域方程(x‑u)T∑‑1(x‑u)＝1，根据实际区域形状拟合成椭圆区域；第二步：对拟合出的椭圆区域进行筛选，消除区域重叠，选取用于最终的水印嵌入的椭圆区域；(1)过滤面积过大过小的椭圆区域，保留的椭圆区域面积满足τ1＜|Ri|＜τ2，其中，|Ri|表示第i个椭圆区域的面积，τ1和τ2分别表示面积大小的下界和上界。(2)构建图模型，在图模型中，每个椭圆区域i对应一个顶点Vi；顶点对Vi、Vj之间由边Eij连接；边Eij的权重wij等于顶点对Vi、Vj之间的距离，(V，E)构成无向完全图G；(3)在无向完全图G运用最小生成树算法得到最小生成树T；(4)根据椭圆方程判断T中每对特征区域是否重叠，如果重叠，则这两个椭圆区域划入相同的聚类，否则，划入不同的聚类；(5)挑选出每个聚类中面积最大的椭圆区域，这些椭圆区域将用于最终的水印嵌入；第三步：通过修改小波变换系数的水平高频竖直低频带(HL)和水平低频竖直高频带(LH)，对选取出的特征区域进行水印嵌入，方法如下：(1)椭圆区域归一化：首先，对挑选出的椭圆区域的协方差的逆∑‑1进行奇异值分解，∑‑1＝QΛQ‑1，其中，Q表示实对称正交酉矩阵，Q‑1表示Q的逆，Λ表示对角矩阵。然后，令z＝QT(x‑μ)得到zTAz＝1，其中，T表示矩阵的转置，z表示椭圆坐标x归一化后的圆坐标，寻找变换方程z＝QT(x‑μ)，将椭圆坐标x归一化到圆坐标z；(2)在归一化后的圆形区域外侧补零，填充成外接正方形区域；(3)利用离散小波变换算法对所得到的外接正方形区域先进行行变换再进行列变换，得到小波变换系数矩阵；(4)自适应小波系数修改，方法如下：记小波变换系数矩阵的水平高频竖直低频带LH(x，y)和水平低频竖直高频带HL(x，y)的差值为D(x，y)，设鲁棒性阈值为α，当水印位w(x，y)被嵌入时，系数差值必须满足下关系：D(x，y)＞＝α，if w(x，y)＝1，D(x，y)＜‑a，if w(x，y)＝0；(5)对修改后的小波系数矩阵进行反向离散小波变换，得到修改后的方形特征区域；(6)在方形特征区域内部取内接圆并反向归一化，得到嵌入水印后的椭圆形特征区域；(7)特征区域替换：记嵌入水印后的特征区域R2与原始特征区域R1的差值为Rd，将Rd累加到原始视频帧上。