數(shù)字水印的嵌入、提取認證方法及裝置的制作方法

文檔序號：7657591閱讀：293來源：國知局

專利名稱：數(shù)字水印的嵌入、提取認證方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字水印技術領域，尤其涉及一種數(shù)字水印的嵌入、提取認證方法及裝置。
背景技術：
數(shù)字水印技術是指用信號處理的方法在數(shù)字化的多々某體內(nèi)容中嵌入標識信號，標識信號可以是不可見的，也可以是可見的，通過提取這些標識信號，能夠?qū)崿F(xiàn)對多媒體內(nèi)容的版權追蹤、版權聲明和內(nèi)容防篡改等目的。數(shù)字水印技術是信息隱藏技術研究方向的一個重要分支。目前研究主要集中在針對靜止圖像的數(shù)字水印技術領域。
然而近年來，隨著數(shù)字視頻技術的應用越來越廣泛，如何保證數(shù)字視頻在使用中的安全成為限制數(shù)字視頻技術進一步發(fā)展和應用的一大問題?，F(xiàn)有
技術公開的一種基于數(shù)字水印的視頻認證方法為首先在視頻認證水印嵌入端，獲得視頻幀；將其讀入后利用自恢復和認證算法保護單幀，然后用均值
法保護重要視頻幀，將恢復信息嵌入到其它n幀中；在視頻認證接收端，利用自恢復和認證算法驗證每一幀，并使用均值量化水印提取方法提取出幀的序號信息，從而實現(xiàn)對視頻幀內(nèi)、幀間完整性認證并定位出篡改區(qū)域，最后采用信息分散算法恢復丟失的重要視頻幀。其中，用均值量化水印嵌入方法嵌入幀序號信息具體為用均值量化水印嵌入方法將視頻幀的序號中的一個比特嵌入到對應的視頻幀的每個分塊的DCT系數(shù)中的直流分量上。
在進行本發(fā)明創(chuàng)造過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問題
本領域技術人員知道，由于視頻圖像的幀間編碼采用了運動估計技術，需要對運動矢量和預測殘差進行量化和熵編碼，而上述技術并沒有考慮視頻圖像的這個特點,只是簡單的將靜止圖像中的認證水印技術應用到視頻圖像
中，因此，無法滿足現(xiàn)有采用幀內(nèi)預測技術的視頻圖像的安全要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個或多個實施例的目的在于提供一種數(shù)字水印的嵌入、提取認證方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術無法滿足采用幀內(nèi)預測技術的視頻圖像的安全要求的問題。
本發(fā)明實施例提供的一種水印信息的嵌入方法，包括
從采用幀內(nèi)預測編碼的I幀中選擇當前I幀，獲取所述當前I幀的序號、用戶密碼、和所述當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差；
將所述當前I幀的所述序號、用戶密碼和所述幀間預測殘差經(jīng)加密處理生成水印信息；
將所述水印信息嵌入到所述當前I幀中。
基于上述技術方案，本發(fā)明實施例還公開了一種水印信息的提取認證方法，包括
將接收到的當前I幀的序號、用戶密碼、和當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差按照與嵌入端相同的加密處理得到水印信息作為第一水印信息；
在所述當前I幀中提取該幀的水印信息作為第二水印信息；
若所述第一水印信息與所述第二水印信息的相關性滿足預置的門限值，則所述當前I幀未受到篡改；否則，該幀被篡改。
基于上述技術方案，本發(fā)明實施例還公開了一種用于嵌入水印信息的裝置，包括
幀序號提取單元，用于提取當前I幀的序號；
幀用戶密碼提取單元，用于提取所述當前I幀的用戶密碼；
幀間預測殘差提取單元，用于提取I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差；
水印信息生成單元，用于將來自于所述幀序號提取單元的所述當前I幀的
序號、所述幀用戶密碼提取單元的所述當前I幀的用戶密碼、所述幀間預測殘差拔3又單元的所述幀間預測殘差經(jīng)加密處理生成水印信息；
水印信息嵌入單元，用于將由所述水印信息生成單元生成的水印信息嵌入到所述當前I幀中。
基于上述技術方案，本發(fā)明實施例還公開一種用于水印信息的提取認證裝置，包括
第一水印信息生成單元，用于將接收到的當前I幀的序號、用戶密碼、和當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差按照與嵌入端相同的加密處理生成
水印信息作為第一水印信息；
第二水印信息^是取單元，用于在所述當前I幀中4是取該幀的水印信息作為
第二水印信息；
認證單元，用于當來自于所述第一水印信息生成單元的第一水印信息，與來自于所述第二水印信息提取單元的第二水印信息的相關性滿足預置的門
限值，則所述當前I幀未受到篡改；否則，該幀被篡改。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點
預測殘差作為水印信息的一部分，嵌入到當前采用幀內(nèi)預測編碼的I幀中，能夠滿足采用幀內(nèi)預測技術的視頻圖像的安全要求。同時，由于水印信息嵌入計算只發(fā)生在I幀中，計算簡單，可高效實現(xiàn)對視頻內(nèi)容的保護。

圖1為本發(fā)明水印信息嵌入方法優(yōu)選實施例的流程框圖；圖2為本發(fā)明視頻編碼與水印信息的嵌入過程示意圖；圖3為幀內(nèi)預測方法的流程框圖4為現(xiàn)有技術H.264/AVCI幀中4x4塊亮度分量預測模式示意圖；圖5為本發(fā)明水印信息嵌入到I幀內(nèi)的位置示意圖6為本發(fā)明幀間預測殘差的提取示意圖7為本發(fā)明水印信息提取認證方法優(yōu)選實施例的流程框圖8為本發(fā)明水印信息^是取認證方法優(yōu)選實施例的流程框圖
圖9為本發(fā)明水印信息嵌入裝置實施例一的結構示意圖10為本發(fā)明視頻解碼與水印信息的提取和認證過程示意圖11為本發(fā)明水印信息提取認證裝置實施例一的結構示意圖12為本發(fā)明水印信息4是取認證裝置實施例二的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例的技術方案是在編碼端，將當前I幀的序號信息、用戶密碼、和當前I幀與所述I幀的前一 I幀之間的所有幀的幀間預測殘差經(jīng)過加密處理后作為水印信息被嵌入到I幀中；解碼端，在I幀中提取水印信息，并通過與嵌入端相同的運算得到另一個水印信息，計算前后兩個水印信息的相關性，得到認證結果，若檢測到篡改，則將篡改的區(qū)域標識出來。此外，本發(fā) 明實施例中不4義可以用當前I幀與所述I幀的前一 I幀之間的所有幀的幀間預測殘差作為水印信息的一部分，優(yōu)選地，還可直接采用當前I幀與所述I幀的前一 I幀之間的所有B幀和P幀的幀間預測殘差的量化系數(shù)作為水印信息的一部分。下面結合附圖對本發(fā)明實施例的具體實施方式
做進一步的詳細闡述。
如圖1所示，其為本發(fā)明水印信息嵌入方法優(yōu)選實施例的流程框圖，該實施例優(yōu)選以H,264/AVC為例，說明視頻編碼與認證水印信息的嵌入過程，為方便理解，同時可結合圖2所示的嵌入流程示意圖。該實施例將當前I幀的序號、用戶密碼和當前I幀前的幀間預測殘差的量化系數(shù)經(jīng)過處理得到水印信息，然后將所述水印信息嵌入到當前I幀中，該方法包括
步驟101:提取當前I幀與所述I幀的前一 I幀之間的所有B幀和P幀的幀間預測殘差的量化系數(shù)。其中，所述幀間預測可通過運動估計、運動補償實現(xiàn)，得到的幀間預測殘差再經(jīng)整數(shù)變換及量化后得到所述幀間預測殘差的量化系數(shù)，由于屬于本領域公知常識，因此不再贅述。
步驟102:將所述當前I幀與前一個I幀之間的所有B、 P幀的預測殘差的量化系數(shù)按順序組合，作為后續(xù)水印信息的一個輸入。
步驟103 步驟105:獲取所述當前I幀的序號及用戶密碼，將所述幀間預測殘差的量化系數(shù)與該幀的序號及用戶密碼通過雜湊函數(shù)(Hash函數(shù))計算得到雜湊值，然后將所述雜湊值經(jīng)壓縮得到16bit二進制數(shù)據(jù)作為水印信息。
其中，所述雜湊函數(shù)能夠把任意長的輸入消息變化成固定長的消息，得到的結果稱為該消息的雜湊值。一個安全的雜湊函數(shù)應該至少滿足以下幾個條件輸入長度是任意的；輸出長度是固定的,根據(jù)目前的計算技術應至少取 128bits長，以便抵抗生日攻擊；對每一個給定的輸入,計算輸出即雜湊值是很容易的；給定雜湊函數(shù)的描述,找到兩個不同的輸入消息雜湊到同一個值是計算上不可行的,或給定雜湊函數(shù)的描述和一個隨機選擇的消息，找到另一個與該消息不同的消息使得它們雜湊到同一個值是計算上不可行的。
步驟106:在幀內(nèi)編碼^f莫式下，分別在所述當前I幀中每個宏塊中選^f又16 個幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)。
其中，所述每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差可通過現(xiàn)有技術得到，如圖3所示，其為幀內(nèi)預測方法的流程框圖，下面以常用的H,264/AVCI幀中4x4塊亮度分量為例說明一下幀內(nèi)預測的具體方法
步驟301:取與所述H.264/AVCI幀中4x4塊亮度分量所對應的9種預測模式，所述預測模式的種類如圖4所示，其中，第二種模式(即mode2)為 DC預測模式(即直流分量預測模式)，由于為公式形式因此圖中未標注。依次使用所述9種預測模式，選取相應宏塊中相鄰像素點分別進行9種模式的預測，得到9個預測結果。
步驟302:通過判決函數(shù)判斷這9個預測結果的優(yōu)劣，得到9個判斷結果，從所述判斷結果中選取與當前宏塊的實際值最接近的結果，作為當前宏塊的預測值。其中，所述判決函數(shù)優(yōu)選釆用絕對誤差和準則(Sum of Absolute Difference, SAD),例如式(1 )。
<formula>formula see original document page 10</formula>
步驟303:計算所述當前宏塊的實際值與該宏塊的預測值的差值，得到的結果為當前I幀中該宏塊的幀內(nèi)預測殘差。
依此類推，可按照上述幀內(nèi)預測的方法得到所述當前I幀內(nèi)每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差。然后再分別對所述當前I幀中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差進行整數(shù) 變換，得到系數(shù)，然后對所述系數(shù)進行量化，得到每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)。其中，由于所述整數(shù)變換及量化方法屬于本領域公知常識，在此不再贅述。
需要說明的是，上述幀內(nèi)預測的方法只是針對H.264/AVCI幀的優(yōu)選實施例，其中，所述幀內(nèi)預測可根據(jù)不同的標準幀，選取與該幀對應的模式進行幀內(nèi)預測，所述標準包括11.264/八￥(:以及國內(nèi)的AVS等。由于都屬于現(xiàn)有技術，因此這里不再贅述。
步驟107:將上述步驟103中得到的所述16bit的二進制水印信息分別嵌入到每個宏塊中所選的量化系數(shù)中，得到含水印信息的量化系數(shù)。
其中，所述水印信息的嵌入位置可根據(jù)實際情況決定，例如，可按照如圖5所示的位置嵌入。
優(yōu)選地，所述嵌入具體為用水印信息替換量化系數(shù)中的最低有效位，其中，每個量化系數(shù)嵌入lbit水印信息。同時，所述含水印信息的量化系數(shù)可通過下述計算式(2)得到，其中，設水印信息為w，選取的16個預測殘差的量化系數(shù)為F,含水印信息的量化系數(shù)為Fw,量化步長為Q。在該實施例中以H.264為例，所述量化步長Q為H.264中色差信號量化矩陣。<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，<formula>formula see original document page 10</formula>
步驟108:取與所述含水印信息的量化系數(shù)對應的預測模式，對所述預測模式及所述含水印信息的量化系數(shù)進行掃描和熵編碼，得到含水印信息的I幀碼流。
上述實施例將當前I幀與前一個I幀之間的B、 P幀的幀間預測量化系數(shù)也嵌入到當前I幀中，能夠滿足采用幀內(nèi)預測技術的視頻圖像的安全要求。同時，由于水印信息被嵌入到每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中，能夠認證每
個宏塊的內(nèi)容，因而可將篡改的定位精確到宏塊級，具有較高的篡改定位精度。此外，上述實施例由于將所述當前I幀與前一I幀之間的B、 P幀的幀間預測殘差按順序組合，并與所述當前I幀的序號一起作為水印信息的一部分嵌入到該I幀中，因此可有效的防止對-見頻的時間順序的攻擊，對所有幀內(nèi)編碼幀和幀間編碼幀提供了有效的保護。
優(yōu)選地，上述實施例可以將水印信息嵌入到所述當前I幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)中，其實現(xiàn)步驟與上述實施例步驟大致相同，只需對其中的個別步驟進行改進，需改進的步驟具體為
在上述實施例步驟106中，提取所述當前I幀的某個色差信號中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)，每個宏塊中選取16個。
其中，可通過分別對所述當前I幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差進行整數(shù)變換，得到中頻系數(shù)，然后對所述中頻系數(shù)進行量化，得到每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)。
在上述實施例的步驟107中，將上述步驟103中得到的所述16bit的二進制水印信息分別嵌入到每個宏塊的中頻量化系數(shù)中，得到含水印信息的中頻量化系數(shù)。
該實施例在上述實施例的基礎上將水印信息嵌入到色差信號的中頻分量上，不僅能夠達到上述實施例的效果，而且還能夠降低水印信息對原始視頻的視覺影響，在保護視頻內(nèi)容的同時，保證了含水印信息的視頻圖像的高保真度。
需要注意的是，如圖6所示，設當前幀i^的前一幀為F"-72,所述I幀與
前一 I幀之間的B、 P幀與所述前一幀尸 -72組成一個編碼組，而這些B、 P幀參與計算得到的水印信息將被嵌入到所述F 幀中。
如圖7所示，其為本發(fā)明水印信息提取認證方法優(yōu)選實施例的流程框圖。該實施例同樣優(yōu)選以H,264/AVC為例，說明視頻解碼與認證水印信息的提取和認證過程，為方便理解，同時可結合圖8所示的嵌入流程示意圖。該實施例在 I幀中提取水印信息，并通過與嵌入端相同的運算得到另一個水印信息，計算前后兩個水印信息的相關值，得到認證結果，若4企測到篡改，則將篡改的區(qū) 域標識出來。該方法按以下步驟進行
步驟701 步驟703:對接收到的當前I幀進行熵解碼，分別獲取所述當前I 幀中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)、以及所述當前I幀中每個宏塊的幀間預測殘差的量化系數(shù)。
步驟704 步驟707:將所述幀間預測殘差的量化系數(shù)逆掃描后，按照與嵌入時所述當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差的量化系數(shù)的組合順序將所述幀間預測殘差的量化系數(shù)組合后，與所述當前I幀的序號及用戶密碼一起，通過雜湊函數(shù)(Hash函數(shù))計算得到雜湊值，然后將所述雜湊值經(jīng)壓縮得到16bit的二進制數(shù)據(jù)作為第一水印信息。
步驟708 ~步驟709:將所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)逆掃描后，分別從每個宏塊中的16個幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中提取與嵌入時嵌入位置相同的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)，得到的16個比特信息作為第二水印信息。例如，如果嵌入端將水印信息嵌入到每個宏塊中的16個幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中的最低位時，則在該步驟中，提取所述每個宏塊中16個幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中的最低位，即為第二水印信息。
步驟710 ~步驟711:計算同一宏塊的所述第一水印信息與所述第二水印信息的相關值，得到相關結果。判斷所述相關結果是否大于等于預置的門限值，若是，則該宏塊未受到篡改；否則，該宏塊被篡改了，則執(zhí)行步驟712。
步驟712:在視頻顯示時將所述當前I幀以及與該I幀前一幀之間的B、 P 幀中的認為被篡改的宏塊中的像素全部改為255，以標識篡改區(qū)域。
上述實施例，由于水印信息被嵌入到每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差中，能夠認證每個宏塊的內(nèi)容，因而可將篡改的定位精確到宏塊級，具有較高的篡改定位精度。此外，上述實施例由于所述當前I幀的B、 P幀的幀間預測殘差是按順序組合的，并與所述當前I幀的序號一起作為水印信息的一部分嵌入到該I 幀中，因此可有效的防止對視頻的時間順序的攻擊，對所有幀內(nèi)編碼幀和幀間編碼幀提供了有效的保護。同時，上述實施例將水印信息的提取認證與所述視頻解碼器結合，實現(xiàn)簡單，具有廣泛的應用前景。
此外，如果在嵌入端，將水印信息嵌入到所述當前I幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)中，那么相應地在上述的^是取過程的步
驟702中，在對當前I幀進行熵解碼后，獲取所述當前I幀相應色差信號中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)。在上述提取過程的步驟709中，從所述當前I幀相應色差信號中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)中的相同位置上獲取第二水印信息。
該實施例在上述實施例的基礎上對當前I幀的色差信號的幀內(nèi)預測殘差中頻量化系數(shù)進行提取認i正，不僅能夠達到上述實施例的效果，而且還能夠降低水印信息對原始視頻的視覺影響，在保護視頻內(nèi)容的同時，保證了含水印信息的視頻圖像的高保真度。
除此之外，上述提取認證的兩個實施例對于認為篡改的宏塊，其標識的方式并不限于上述一種將該宏塊的像素全部改為255,只要能夠標識出該宏塊為被篡改的，其宏塊的更改及顯示形式都在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。此外，該發(fā)明實施例中提出的將水印信號嵌入I幀的幀內(nèi)預測殘差中的思想，除了適用于視頻編碼標準，也同樣適用于采用幀內(nèi)預測技術的靜止圖像編碼標準。
基于上述技術方案，本發(fā)明實施例還公開了一種用于嵌入水印信息的裝置，如圖9所示，其為本發(fā)明水印信息嵌入裝置實施例一的結構示意圖，所述裝置包括幀序號提取單元901、幀用戶密碼提取單元902、幀間預測殘差提取單元903、水印信息生成單元904、水印信息嵌入單元905,其中，
所述幀序號提取單元901，用于提取當前I幀的序號，并將所述序號發(fā)送至所述水印信息生成單元904;
所述幀用戶密碼^是取單元902，用于提取所述當前I幀的用戶密碼，并將
所述用戶密碼發(fā)送至所述水印信息生成單元904;
所述幀間預測殘差提取單元903，用于提取當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差，并發(fā)送至所述水印信息生成單元904;
所述水印信息生成單元904,用于將所述幀序號提取單元901發(fā)來的所述當前I幀的序號、所述幀用戶密碼提取單元902發(fā)來的所述當前I幀的用戶密碼、以及所述幀間預測殘差提取單元903發(fā)來的所述幀間預測殘差經(jīng)加密處理后，生成水印信息，并將該生成結果發(fā)送至所述水印信息嵌入單元905;
所述水印信息嵌入單元905,用于將由所述水印信息生成單元904生成的所述水印信息嵌入到所述當前I幀中。
上述實施例所述水印信息嵌入單元905將I幀與所述I幀前一個I幀之間的幀間預測殘差作為水印信息的一部分嵌入到當前I幀中，能夠滿足采用幀內(nèi)預測技術的視頻圖像的安全要求。同時，由于水印信息嵌入計算只發(fā)生在I幀中，計算簡單，可高效實現(xiàn)對視頻內(nèi)容的保護。
與此同時，本發(fā)明實施例還公開了一種用于嵌入水印信息的裝置，如圖 10所示，其為本發(fā)明水印信息嵌入裝置實施例二的結構示意圖，所述裝置包括幀序號提取單元卯l、幀用戶密碼提取單元902、幀間預測殘差的量化系數(shù)提取單元903、水印信息生成單元904、水印信息嵌入單元905、幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1006、色差信號提取單元1007，其中，
所述幀序號提取單元901,用于提取當前I幀的序號，并將所述序號發(fā)送至所述水印信息生成單元904;
所述幀用戶密碼提取單元902,用于提取所述當前I幀的用戶密碼，并將所述用戶密碼發(fā)送至所述水印信息生成單元904;
所述幀間預測殘差的量化系數(shù)提取單元903,用于提取所述當前I幀與前一個I幀之間的B、 P幀的幀間預測殘差的量化系數(shù)，并發(fā)送至所述水印信息生成單元904;
所述水印信息生成單元904,用于將所述幀序號提取單元901發(fā)來的所述
當前I幀的序號、所述幀用戶密碼4是取單元902發(fā)來的所述當前I幀的用戶密碼、以及所述幀間預測殘差的量化系數(shù)提取單元903發(fā)來的所述幀間預測殘差的量化系數(shù)經(jīng)加密處理后，生成水印信息，并將該生成結果發(fā)送至所述水印信息嵌入單元905;
所述色差信號提取單元1007，用于提取所述當前I幀中色差信號的所有宏塊，并發(fā)送提取指令給所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1006;
所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1006，用于在收到所述色差信號提取單元1007的提取指令后，提取所述當前I幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)，并向所述水印信息嵌入單元905發(fā)送嵌入指令。
所述水印信息嵌入單元905,用于在收到所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1006的嵌入指令后，將來自于所述水印信息生成單元904的所述水印信息嵌入到所述當前I幀色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù) 中。
其中優(yōu)選地，所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1006可提取所述每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)；相應地，所述水印信息嵌入單元905 則將所述水印信息嵌入到所述每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)中。
該實施例在上述水印信息嵌入裝置實施例一的基礎上還增加了色差信號提取單元1007和幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1006,其目的是為了將水印信息嵌入到當前I幀中色差信號宏塊的中頻分量上，不僅能夠達到上述實施例的效果，而且還能夠降低水印信息對原始視頻的視覺影響，在保護視頻內(nèi) 容的同時，保證了含水印信息的視頻圖像的高保真度。同時，由于水印信息被嵌入到每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差量化系數(shù)中，能夠認證每個宏塊的內(nèi)容，因而可將篡改的定位精確到宏塊級，具有較高的篡改定位精度。
基于上述技術方案，本發(fā)明實施例還公開了一種用于水印信息的提取認證裝置，如圖11所示，其為本發(fā)明水印信息提取認證裝置實施例一的結構示意圖，所述裝置包括第一水印信息生成單元1101、第二水印信息提取單元 1102、認證單元1103，其中，
所述第一水印信息生成單元1101，用于將接收到的當前I幀的序號、用戶密碼、和當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差按照與嵌入端相同的加密處理生成水印信息后，將該水印信息作為第一水印信息發(fā)至所述認證單元
1103;其中，所述當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差可在視頻解碼器
將所述當前I幀熵解碼后得到的信息中進行提取。
所述第二水印信息提取單元1102,用于在所述當前I幀中提取該幀的水印信息后，將所述水印信息作為第二水印信息發(fā)至所述認證單元1103;
所述認證單元1103,用于當所述第一水印信息與所述第二水印信息的相關性滿足預置的門限值，則所述當前I幀未受到篡改；否則，該幀被篡改。
上述實施例將I幀與該幀的前一個I幀之間的幀間預測殘差作為水印信息的一部分，參與水印信息的認證，能夠滿足采用幀間預測技術的視頻圖像的安全要求。與此同時，本發(fā)明實施例還公開了一種用于水印信息的提取認證裝置，如圖12所示，其為本發(fā)明水印信息提取認證裝置實施例二的結構示意圖，所述裝置包括第一水印信息生成單元1101、第二水印信息提取單元1102、認證單元1103、色差信號提取單元1204、幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元 1205,其中，
所述第一水印信息生成單元1101,用于將接收到的當前I幀的序號、用戶密碼、和當前I幀與前一個I幀之間的B、 P幀的幀間預測殘差按照與嵌入端相同的加密處理生成水印信息后，將該水印信息作為第一水印信息發(fā)至所述認證單元1103;其中，所述當前I幀與前一個I幀之間的所述B、 P幀的幀間預測殘差可在視頻解碼器將所述當前I幀解碼后得到的信息中進行提取。
所述色差信號提取單元1204，用于提取所述當前I幀中色差信號的所有宏塊，并發(fā)送提取指令給所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1205。
所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1205,用于在收到所述提取單元 1204的提取指令后，提取所述當前I幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)，并在提取后指令所述第二水印信息提取單元1102執(zhí)行第二水印信息的提取功能。
所述第二水印信息提取單元1102,用于在收到來自于所述幀內(nèi)預測殘差
的量化系數(shù)提取單元1205的指令后，從所述當前I幀中色差信號的每個宏塊
的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中提取該幀的水印信息，并將所述水印信息作為
第二水印信息發(fā)至所述認證單元1103;
所述認證單元1103,用于當所述第一水印信息與所述第二水印信息的相關性滿足預置的門限值，則所述當前I幀未受到篡改；否則，該幀^L篡改。
其中，需要說明的是，本實施例中所述第二水印信息應當從所述當前I幀中水印信息嵌入的位置處4是:f又，例如當所述當前I幀的水印信息4皮嵌入到該幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)中時，則在提取第二水印信息時，所述第二水印信息提取單元1102將從所述當前I幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)中提取該幀的水印信息，以作為第二水印信息。
該實施例在上述水印信息提取認證裝置實施例一的基礎上還增加了色差信號提取單元1204和幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元1205，其目的是可對將水印信息嵌入到當前I幀中色差信號的每個宏塊的中頻分量上的幀信息進行
認證，不僅能夠達到上述水印信息提取認證裝置實施例一的效果，而且還能夠降低水印信息對原始視頻的視覺影響，在保護視頻內(nèi)容的同時，保證了含
水印信息的視頻圖像的高保真度。同時，由于水印信息被嵌入到每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差量化系數(shù)中，能夠認證每個宏塊的內(nèi)容，因而可將篡改的定位精確到宏塊級，具有較高的篡改定位精度。同時，上述實施例將水印信息的提取認證與所述視頻解碼器結合，實現(xiàn)簡單，具有廣泛的應用前景。
以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種水印信息的嵌入方法，其特征在于，包括從采用幀內(nèi)預測編碼的I幀中選擇當前I幀，獲取所述當前I幀的序號、用戶密碼、和所述當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差；將所述當前I幀的所述序號、用戶密碼和所述幀間預測殘差經(jīng)加密處理生成水印信息；將所述水印信息嵌入到所述當前I幀中。
2、如權利要求1所述的水印信息嵌入方法，其特征在于，將水印信息嵌入到所述當前I幀中具體為將所述水印信息嵌入到所述當前I幀中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中。
3、如權利要求2所述的水印信息嵌入方法，其特征在于，所述當前I幀中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)具體為所述當前I幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)。
4、一種水印信息的提取認證方法，其特征在于，包括將接收到的當前I幀的序號、用戶密碼、和當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差按照與嵌入端相同的加密處理得到水印信息作為第一水印信自在所述當前I幀中才是取該幀的水印信息作為第二水印信息；比較所述第一水印信息與所述第二水印信息，若所述第一水印信息與所述第二水印信息的相關性滿足預置的門限值，則所述當前I幀未受到篡改；否則，該幀故篡改。
5、如權利要求4所述的水印信息提取認證方法，其特征在于，所述提取具體為從所述當前I幀中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中提取。
6、如權利要求5所述的水印信息提取認證方法，其特征在于，所述當前I幀中每個宏塊宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)具體為所述當前I幀中色差信號的每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的中頻量化系數(shù)。
7、一種用于嵌入水印信息的裝置，其特征在于，包括幀序號提取單元，用于提取當前I幀的序號；幀用戶密碼提取單元，用于提取所述當前I幀的用戶密碼；幀間預測殘差提取單元，用于提取I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差；水印信息生成單元，用于將來自于所述幀序號提取單元的所述當前I幀的序號、所述幀用戶密碼提取單元的所述當前I幀的用戶密碼、所述幀間預測殘差提取單元的所述幀間預測殘差經(jīng)加密處理生成水印信息；水印信息嵌入單元，用于將由所述水印信息生成單元生成的水印信息嵌入到所述當前I幀中。
8、如權利要求7所述的用于嵌入水印信息的裝置，其特征在于，還包括幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元，用于提取所述當前I幀中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)，并指令所述水印信息嵌入單元將所述水印信息嵌入至所述當前I幀中所述宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中。
9、如權利要求8所述的用于嵌入水印信息的裝置，其特征在于，還包括色差信號提取單元，用于提取所述當前I幀中色差信號的所有宏塊，并指令所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元提取所述色差信號中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)。
10、一種用于水印信息的提取認證裝置，其特征在于，包括第一水印信息生成單元，用于將接收到的當前I幀的序號、用戶密碼、和當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差按照與嵌入端相同的加密處理生成水印信息作為第一水印信息；第二水印信息提取單元，用于在所述當前I幀中提取該幀的水印信息作為第二水印信息；認證單元，用于接收所述第一水印信息生成單元的第一水印信息，接收所述第二水印信息提取單元的第二水印信息，比較所述第一水印信息與所述第二水印信息，當?shù)谝凰⌒畔⑴c所述第二水印信息的相關性滿足預置的門限值，則所述當前I幀未受到篡改；否則，該幀被篡改。
11、如權利要求IO所述的用于水印信息的提取認證裝置，其特征在于，還包括幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元，用于提取所述當前I幀中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)，并指令所述第二水印信息提取單元從所述當前I 幀中每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)中提取所述第二水印信息。
12、如權利要求11所述的用于水印信息的提取認證裝置，其特征在于，還包括色差信號提取單元，用于提取所述當前I幀中色差信號的所有宏塊，并指令所述幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)提取單元從所述色差信號中提取每個宏塊的幀內(nèi)預測殘差的量化系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開的一種水印信息的嵌入方法從采用幀內(nèi)預測編碼的I幀中選擇當前I幀，獲取所述當前I幀的序號、用戶密碼、和所述當前I幀與前一個I幀之間的幀間預測殘差；將所述當前I幀的所述序號、用戶密碼和所述幀間預測殘差經(jīng)加密處理生成水印信息；將所述水印信息嵌入到所述當前I幀中。此外，本發(fā)明實施例還公開了一種水印信息的提取認證方法及裝置。本發(fā)明實施例充分考慮了視頻編碼采用幀內(nèi)預測技術的特點，將幀間預測殘差作為水印信息的一部分，嵌入到當前I幀中，能夠滿足采用幀內(nèi)預測技術的視頻圖像的安全要求。同時，由于水印信息嵌入計算只發(fā)生在I幀中，計算簡單，可高效實現(xiàn)對視頻內(nèi)容的保護。
文檔編號H04N7/26GK101340579SQ20071012725
公開日2009年1月7日申請日期2007年7月3日優(yōu)先權日2007年7月3日
發(fā)明者張永平申請人:華為技術有限公司

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