CN101808241A - 基于dct域的视频数字水印嵌入与检测***及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***及其方法，该***包括：水印嵌入装置以及水印检测装置，其中水印嵌入装置包括：用于选择嵌入域的选择单元，以及用于将合法水印信息嵌入到嵌入域中的嵌入单元；水印检测装置包括：用于检测并提取待检测视频数据中的水印信息的提取单元，以及用于进行版权信息鉴别的比较单元。本发明通过向数字视频中嵌入不可感知的水印信息，实现对数字视频中包含的版权信息的检测和追踪，使受保护的数字媒体内容不被随意复制、传播，保护数字媒体内容提供商以及整个产业链，且克服了现有技术中存在的不足。
Description
技术领域
本发明涉及多媒体数字水印技术领域，具体涉及一种基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***及其方法。
背景技术
随着网络通信的普及，许多传统媒体内容都向数字化转变，在无线领域，随着移动网络由第二代到第三代的演变，移动用户将能方便快速的访问因特网上数字媒体内容，基于有线或无线网络的数字媒体内容的应用即将是信息时代新的传统。但是，数字媒体内容的安全问题成了瓶颈问题，一度制约着信息化进程。
成熟的密码学可以解决安全传递和访问控制，它是通过把需要保护的信息转换成一种隐蔽的方式来阻止其他人得到，信息的接收方通过相应的密钥来把得到密文译码成明文，获得真正的信息。
DRM(Digital Right Management，数字化版权管理)是另一种版权保护的方法。DRM技术的工作原理是，首先建立数字节目授权中心，编码压缩后的数字节目内容，利用密钥(Key)可以被加密保护(lock)，加密的数字节目头部存放着KeyID和节目授权中心的URL。用户在点播时，根据节目头部的KeyID和URL信息，就可以通过数字节目授权中心的验证授权后送出相关的密钥解密(unlock)，节目方可播放。需要保护的节目被加密，即使被用户下载保存，没有得到数字节目授权中心的验证授权也无法播放，从而严密地保护了节目的版权。DRM技术包含数字化内容在生产、传播、销售、使用过程中知识产权保护以及管理的技术工具，是一类技术的总称。它被广泛用于对数字媒体进行访问控制。访问控制的种类包括限定数字媒体的播放器、播放次数或期限，禁止录音、拷贝、刻录、文本复制等，适用的多媒体种类包括电影、音乐CD、在线音乐、电子书、电子文档等，目前已经被索尼、苹果、微软、英国广播公司(BBC)等大公司广泛应用。DRM通常在多媒体数据中加入认证信息，以限制用户的使用，而播放器、操作***、声卡中也有可能加入相应的DRM模块来配合实现这一限制。
对于传统的密码学，随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高***密级的方法变得越来越不安全，一旦解密后，数字媒体内容便可以随意的被拷贝、传播，这就是数字媒体内容的超分布(Superdistribution)问题，它给媒体内容制造商造成了巨大损失，从而制约着数字多媒体应用的进。
对于DRM技术原理可以看出该技术的复杂程度比较高，需要软硬件共同配合来完成，流程多，控制难道大，并且对用户的限制过多，体验度很差。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***及其方法，通过向视频数据中嵌入不可感知的水印信息，对授权的视频数据进行版权保护，使受保护的数字视频内容不被随意复制、传播，复杂程度较低，流程少，且易控制，以克服现有技术中存在的不足。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***，该***包括水印嵌入装置以及水印检测装置，所述水印嵌入装置包括：选择单元，用于在达到设定解码深度的视频数据中选择嵌入域；嵌入单元，内嵌数字水印嵌入算法，用于将合法水印信息嵌入到所述嵌入域中；所述水印检测装置包括：提取单元，内嵌与所述嵌入算法对应的提取算法，用于检测并提取待检测视频数据中的水印信息；比较单元，用于将所述提取单元提取到的水印信息与所述合法水印信息相比较，对所述待检测视频数据的版权信息进行鉴别。
其中，所述设定解码深度的视频数据为处于解/编码阶段的视频数据。
其中，所述嵌入域为解/码编阶段离散余弦反变换/变换域中的量化系数。
其中，所述水印检测装置集成于客户端***，内置于视频解码器中。
其中，所述水印检测装置不集成于客户端***而作为独立的检测工具，还包括视频解码器。
其中，所述嵌入单元以及所述提取单元为内嵌数字水印嵌入算法以及提取算法的DSP芯片。
一种基于DCT域的视频数字水印的嵌入方法，该方法包括步骤：
S1.将待嵌入数字水印的视频数据送入视频解码器解码；
S2.在达到设定解码深度的视频数据中选择嵌入域；
S3.根据具体的数字水印嵌入算法，将合法水印信息嵌入到所述嵌入域中。
其中，所述设定解码深度的视频数据为解/编码阶段的视频数据。
其中，所述嵌入域为解/码编阶段离散余弦反变换/变换域中的量化系数。
一种基于DCT域的视频数字水印的检测方法，该方法包括步骤：
D1.对待检测视频数据进行解码；
D2.检测所述视频数据中是否包含水印信息，并根据具体的提取算法提取所述水印信息；
D3.将所述提取到的水印信息与合法水印信息相比较，对所述待检测视频数据的版权信息进行鉴别。
有益效果：
1、水印能抵抗恶意攻击，使用特殊参数控制嵌入和提取过程，数字水印被嵌入后，对没有授权的第三方是绝对保密而且不可轻易破解的。
2、当水印信息存在时，***具有很高的检测率，反之，具有很低的误检测率。
3、水印算法用参数控制，选择视频中的冗余信息进行水印嵌入，且不会影响视频的播放速率，从而最大程度地减弱水印信息的加入对于视频视觉质量的影响，保障原视频信息的商业价值。
4、水印算法复杂度较低，数字水印的嵌入、提取和检测满足视频数据的实时性要求。
5、不需要原始视频信息，根据参数直接进行盲检测。
6、水印内容可以满足广播电视的容量需求，对于实时视频可以达到100字节，对于视频文件可以根据文件大小，最大可以达到100KB，并且水印内容可以是文字或者图片。
附图说明
图1为本发明基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***框图；
图2为本发明基于DCT域的视频数字水印嵌入方法流程图；
图3为在解/编码阶段嵌入数字水印的流程示意图；
图4为本发明基于DCT域的视频数字水印检测方法流程图。
具体实施方式
本发明提出的基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***及其嵌入与检测方法，结合附图和实施例说明如下。
如图1所示，本实施例中的基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***包括水印嵌入装置100以及水印检测装置200，其中，水印嵌入装置100进一步包括：选择单元101，用于在达到设定解码深度的视频数据中选择嵌入域；嵌入单元102，为内嵌数字水印嵌入算法的DSP芯片，用于将合法水印信息嵌入到嵌入域中；水印检测装置200进一步包括：提取单元201，内嵌与所述嵌入算法对应的提取算法，用于检测并提取待检测视频数据中的水印信息；比较单元202，用于将提取单元201提取到的水印信息与合法水印信息相比较，对待检测视频数据的版权信息进行鉴别。
其中，设定解码深度的视频数据可以为原始视频数据，或处于解、编码阶段的视频数据，或压缩后的视频数据，嵌入域可以为原始视频数据，或编/解码编阶段离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)/反变换域中的量化系数，或压缩后的视频数据。选择哪种嵌入域，取决于对各项指标的具体需求，这受到视频质量、嵌入容量、嵌入速度等因素制约：
选择原始视频数据作为嵌入域，原则上数字水印均可以应用于此，且嵌入算法比较多，但是选择原始视频数据作为嵌入域，会增加视频码流的数据比特率，经MPEG-4系列编码时压缩后会丢失水印，视频质量会降低。
选择将水印直接嵌入到压缩后的视频数据中，没有解码和再编码的过程，因而不会造成视频质量的下降，同时计算复杂度低，但是由于压缩比特率的限制而限定了嵌入水印的数据量的大小。
而本实施例中选择将水印信息嵌入到解/编码阶段DCT反变换/变换域的量化系数中，水印仅嵌入在DCT系数中，不会增加视频流的数据比特率，易设计出抵抗多种攻击的水印。
如图2所示为本实施例中的基于DCT域的视频数字水印嵌入方法包括步骤：
S1.将待嵌入数字水印的视频数据送入MPEG-2/MPEG-4视频解码器，按照标准格式进行解码；
S2.在达到设定解码深度的视频数据中选择嵌入域，本实施例中选择处于解码或编码阶段的视频数据作为嵌入域；
S3.根据具体的数字水印嵌入算法，将合法水印信息嵌入到嵌入域中，本实施例中具体的嵌入算法为对DCT直流系数的修改。
由于色度子块的DCT直流系数对视觉***很敏感，是一个在视频流中始终存在并且很鲁棒的参数，本方案将水印信息经加密后嵌入到视频I、P和B帧的色度子块DCT的直流系数(量化后、预测前)的最低位，这样水印信息在不影响视频效果的情况下难以去除，所以鲁棒性足够强，同时采用补偿算法来降低质量损失，降低因水印嵌入而带来的误差。
如图3所示，MPEG-2/MPEG-4解码器将视频数据解码深度达到进行DCT反变换或DCT变换时，解码数据被送至内置嵌入算法的DSP芯片，由DSP芯片按上述方法将合法水印信息嵌入。
为在产生授权视频数据内容扩散以及产生非法拷贝嫌疑时进行版权真伪鉴别，需对视频数据的版权信息进行鉴别。本实施例中的水印检测装置200有两种模式：
一是可以被集成于客户端***，内置于MPEG-2/MPEG-4视频解码器中，在对MPEG-2/MPEG-4视频流进行解码的同时进行版权信息的鉴别；
另一种模式是不集成于客户端***中，而作为独立的检测工具，仅在出现版权纠纷和非法拷贝嫌疑时使用，这种情况下，检测装置还包括一个MPEG-2/MPEG-4解码器，在输入MPEG-2/MPEG-4视频流时，在解码的过程中使用水印算法对其进行检测。
如图4所示，基于DCT域的视频数字水印检测方法包括步骤：
D1.对待检测的MPEG-2/MPEG-4视频数据进行解码；
D2.检测该视频数据中是否包含水印信息，并根据具体的提取算法提取其包含的水印信息；
D3.将提取到的水印信息与合法水印信息相比较，对待检测的MPEG-2/MPEG-4视频数据的版权信息进行鉴别。
通过使用本发明提供的***及方法，向视频数据中嵌入不可感知的水印信息，实现对视频源包含的版权信息的检测和追踪，使受保护的数字媒体内容不被随意复制、传播，保护数字媒体内容提供商以及整个产业链，解决了加密技术在视频领域难以应用的“盲区”。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***，该***包括水印嵌入装置(100)以及水印检测装置(200)，其特征在于，
所述水印嵌入装置(100)包括：
选择单元(101)，用于在达到设定解码深度的视频数据中选择嵌入域；
嵌入单元(102)，内嵌数字水印嵌入算法，用于将合法水印信息嵌入到所述嵌入域中；
所述水印检测装置(200)包括：
提取单元(201)，内嵌与所述嵌入算法对应的提取算法，用于检测并提取待检测视频数据中的水印信息；
比较单元(202)，用于将所述提取单元(201)提取到的水印信息与所述合法水印信息相比较，对所述待检测视频数据的版权信息进行鉴别。
2.如权利要求1所述的基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***，其特征在于，所述设定解码深度的视频数据为处于解/编码阶段的视频数据。
3.如权利要求1所述的基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***，其特征在于，所述嵌入域为解/码编阶段离散余弦反变换/变换域中的量化系数。
4.如权利要求1所述的基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***，其特征在于，所述水印检测装置(200)集成于客户端***，内置于视频解码器中。
5.如权利要求1所述的基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***，其特征在于，所述水印检测装置(200)不集成于客户端***而作为独立的检测工具，还包括视频解码器。
6.如权利要求1所述的基于DCT域的视频数字水印嵌入与检测***，其特征在于，所述嵌入单元(102)以及所述提取单元(201)为内嵌数字水印嵌入算法以及提取算法的DSP芯片。
7.一种基于DCT域的视频数字水印的嵌入方法，其特征在于，该方法包括步骤：
S1.将待嵌入数字水印的视频数据送入视频解码器解码；
S2.在达到设定解码深度的视频数据中选择嵌入域；
S3.根据具体的数字水印嵌入算法，将合法水印信息嵌入到所述嵌入域中。
8.如权利要求7所述的基于DCT域的视频数字水印的嵌入方法，其特征在于，所述设定解码深度的视频数据为解/编码阶段的视频数据。
9.如权利要求7所述的基于DCT域的视频数字水印的嵌入方法，其特征在于，所述嵌入域为解/码编阶段离散余弦反变换/变换域中的量化系数。
10.一种基于DCT域的视频数字水印的检测方法，其特征在于，该方法包括步骤：
D1.对待检测视频数据进行解码；
D2.检测所述视频数据中是否包含水印信息，并根据具体的提取算法提取所述水印信息；
D3.将所述提取到的水印信息与合法水印信息相比较，对所述待检测视频数据的版权信息进行鉴别。
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| CN102811369A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-12-05 | 北京三星通信技术研究有限公司 | 在视频共享时进行安全认证方法及手持设备 |
| CN104112201A (zh) * | 2013-04-22 | 2014-10-22 | ***股份有限公司 | 电子票据数据的发送和接收方法及设备 |
| CN104581432A (zh) * | 2015-01-01 | 2015-04-29 | 北京金石威视科技发展有限公司 | 一种基于数字水印技术广播电视安全播出检测方法 |
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2009
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING JINSHI ZHIBO TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BEIJING JINSHI WEISHI TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20100927 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100043 TO: 100098 |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20100927 Address after: 100098, room 19, R & D building, 2-230 ancient West Street, Shijingshan District, Beijing Applicant after: Beijing Jinshi Zhibo Technology Development Co., Ltd. Address before: 100043, R & D building, No. 19, ancient West Street, Beijing, Shijingshan District 2-206 Applicant before: BEIJING VIEW SCENES TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING BRONZE WEISHI TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., Free format text: FORMER OWNER: BEIJING JINSHI ZHIBO TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. Effective date: 20110525 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100098 ROOM 2-230, RESEARCH AND DEVELOPMENT BUILDING, NO. 19, GUCHENG WEST STREET, SHIJINGSHAN DISTRICT, BEIJING TO: 100098 13B1, HUAJIE BUILDING, NO. 13, DAZHONGSI, HAIDIAN DISTRICT, BEIJING |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20110525 Address after: 100098, Hua Jie building, 13 Da Zhong Temple, Haidian District, Beijing, 13B1 Applicant after: BEIJING VIEW SCENES TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. Address before: 100098, room 19, R & D building, 2-230 ancient West Street, Shijingshan District, Beijing Applicant before: Beijing Jinshi Zhibo Technology Development Co., Ltd. |
|
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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