專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字水印的嵌入、提取認(rèn)證方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字水印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字水印的嵌入、提 取認(rèn)證方法及裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字水印技術(shù)是指用信號(hào)處理的方法在數(shù)字化的多々某體內(nèi)容中嵌入標(biāo)識(shí) 信號(hào)，標(biāo)識(shí)信號(hào)可以是不可見(jiàn)的，也可以是可見(jiàn)的，通過(guò)提取這些標(biāo)識(shí)信號(hào)， 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多媒體內(nèi)容的版權(quán)追蹤、版權(quán)聲明和內(nèi)容防篡改等目的。數(shù)字水 印技術(shù)是信息隱藏技術(shù)研究方向的一個(gè)重要分支。目前研究主要集中在針對(duì) 靜止圖像的數(shù)字水印技術(shù)領(lǐng)域。
然而近年來(lái)，隨著數(shù)字視頻技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)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(shù)進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的一大問(wèn)題。現(xiàn)有
技術(shù)公開(kāi)的一種基于數(shù)字水印的視頻認(rèn)證方法為首先在視頻認(rèn)證水印嵌入 端，獲得視頻幀；將其讀入后利用自恢復(fù)和認(rèn)證算法保護(hù)單幀，然后用均值
法保護(hù)重要視頻幀，將恢復(fù)信息嵌入到其它n幀中；在視頻認(rèn)證接收端，利 用自恢復(fù)和認(rèn)證算法驗(yàn)證每一幀，并使用均值量化水印提取方法提取出幀的 序號(hào)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻幀內(nèi)、幀間完整性認(rèn)證并定位出篡改區(qū)域，最后 采用信息分散算法恢復(fù)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(hào)信息具體為用均值量化水印嵌入方法將視頻幀的序號(hào)中的一個(gè) 比特嵌入到對(duì)應(yīng)的視頻幀的每個(gè)分塊的DCT系數(shù)中的直流分量上。
在進(jìn)行本發(fā)明創(chuàng)造過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題
本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，由于視頻圖像的幀間編碼采用了運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)， 需要對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量和預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行量化和熵編碼，而上述技術(shù)并沒(méi)有考慮視頻 圖像的這個(gè)特點(diǎn),只是簡(jiǎn)單的將靜止圖像中的認(rèn)證水印技術(shù)應(yīng)用到視頻圖像
中，因此，無(wú)法滿足現(xiàn)有采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的視頻圖像的安全要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的目的在于提供一種數(shù)字水印的嵌入、提取認(rèn) 證方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法滿足采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的視頻圖像的安 全要求的問(wèn)題。
本發(fā)明實(shí)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(yù)測(cè)編碼的I幀中選擇當(dāng)前I幀，獲取所述當(dāng)前I幀的序號(hào)、 用戶密碼、和所述當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)殘差；
將所述當(dāng)前I幀的所述序號(hào)、用戶密碼和所述幀間預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中。
基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種水印信息的提取認(rèn)證方 法，包括
將接收到的當(dāng)前I幀的序號(hào)、用戶密碼、和當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的 幀間預(yù)測(cè)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(dāng)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(guān)性滿足預(yù)置的門(mén)限值， 則所述當(dāng)前I幀未受到篡改；否則，該幀被篡改。
基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了 一種用于嵌入水印信息的裝 置，包括
幀序號(hào)提取單元，用于提取當(dāng)前I幀的序號(hào)；
幀用戶密碼提取單元，用于提取所述當(dāng)前I幀的用戶密碼；
幀間預(yù)測(cè)殘差提取單元，用于提取I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)殘差；
水印信息生成單元，用于將來(lái)自于所述幀序號(hào)提取單元的所述當(dāng)前I幀的
序號(hào)、所述幀用戶密碼提取單元的所述當(dāng)前I幀的用戶密碼、所述幀間預(yù)測(cè)殘 差拔3又單元的所述幀間預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中。
基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)一種用于水印信息的提取認(rèn)證 裝置，包括
第一水印信息生成單元，用于將接收到的當(dāng)前I幀的序號(hào)、用戶密碼、和 當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中4是取該幀的水印信息作為
第二水印信息；
認(rèn)證單元，用于當(dāng)來(lái)自于所述第一水印信息生成單元的第一水印信息， 與來(lái)自于所述第二水印信息提取單元的第二水印信息的相關(guān)性滿足預(yù)置的門(mén)
限值，則所述當(dāng)前I幀未受到篡改；否則，該幀被篡改。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)
預(yù)測(cè)殘差作為水印信息的一部分，嵌入到當(dāng)前采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼的I幀中，能 夠滿足采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的視頻圖像的安全要求。同時(shí)，由于水印信息嵌入 計(jì)算只發(fā)生在I幀中，計(jì)算簡(jiǎn)單，可高效實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻內(nèi)容的保護(hù)。


圖1為本發(fā)明水印信息嵌入方法優(yōu)選實(shí)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(guò)程示意圖； 圖3為幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法的流程框圖4為現(xiàn)有技術(shù)H.264/AVCI幀中4x4塊亮度分量預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)殘差的提取示意圖7為本發(fā)明水印信息提取認(rèn)證方法優(yōu)選實(shí)施例的流程框圖8為本發(fā)明水印信息^是取認(rèn)證方法優(yōu)選實(shí)施例的流程框圖
圖9為本發(fā)明水印信息嵌入裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖10為本發(fā)明視頻解碼與水印信息的提取和認(rèn)證過(guò)程示意圖11為本發(fā)明水印信息提取認(rèn)證裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖12為本發(fā)明水印信息4是取認(rèn)證裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是在編碼端，將當(dāng)前I幀的序號(hào)信息、用戶密 碼、和當(dāng)前I幀與所述I幀的前一 I幀之間的所有幀的幀間預(yù)測(cè)殘差經(jīng)過(guò)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(guò)與嵌入端相同的運(yùn)算得到另 一個(gè)水印信息，計(jì)算前后兩個(gè)水印信息的相關(guān) 性，得到認(rèn)證結(jié)果，若檢測(cè)到篡改，則將篡改的區(qū)域標(biāo)識(shí)出來(lái)。此外，本發(fā) 明實(shí)施例中不4義可以用當(dāng)前I幀與所述I幀的前一 I幀之間的所有幀的幀間預(yù) 測(cè)殘差作為水印信息的一部分，優(yōu)選地，還可直接采用當(dāng)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(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)作為水印信息的 一部分。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的詳細(xì)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(shí)施例的流程框圖，該 實(shí)施例優(yōu)選以H,264/AVC為例，說(shuō)明視頻編碼與認(rèn)證水印信息的嵌入過(guò)程， 為方便理解，同時(shí)可結(jié)合圖2所示的嵌入流程示意圖。該實(shí)施例將當(dāng)前I幀的 序號(hào)、用戶密碼和當(dāng)前I幀前的幀間預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)經(jīng)過(guò)處理得到水印信 息，然后將所述水印信息嵌入到當(dāng)前I幀中，該方法包括
步驟101:提取當(dāng)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(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)。其中，所述幀間預(yù)測(cè)可通過(guò)運(yùn)動(dòng)估計(jì)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 實(shí)現(xiàn)，得到的幀間預(yù)測(cè)殘差再經(jīng)整數(shù)變換及量化后得到所述幀間預(yù)測(cè)殘差的 量化系數(shù)，由于屬于本領(lǐng)域公知常識(shí)，因此不再贅述。
步驟102:將所述當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的所有B、 P幀的預(yù)測(cè)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(gè)輸入。
步驟103 步驟105:獲取所述當(dāng)前I幀的序號(hào)及用戶密碼，將所述幀間 預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)與該幀的序號(hào)及用戶密碼通過(guò)雜湊函數(shù)(Hash函數(shù))計(jì) 算得到雜湊值，然后將所述雜湊值經(jīng)壓縮得到16bit二進(jìn)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(zhǎng)的輸入消息變化成固定長(zhǎng)的消息，得 到的結(jié)果稱(chēng)為該消息的雜湊值。 一個(gè)安全的雜湊函數(shù)應(yīng)該至少滿足以下幾個(gè) 條件輸入長(zhǎng)度是任意的；輸出長(zhǎng)度是固定的,根據(jù)目前的計(jì)算技術(shù)應(yīng)至少取 128bits長(zhǎng)，以便抵抗生日攻擊；對(duì)每一個(gè)給定的輸入,計(jì)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(gè)不同的輸入消息雜湊到同一個(gè)值是計(jì)算 上不可行的,或給定雜湊函數(shù)的描述和一個(gè)隨機(jī)選擇的消息，找到另一個(gè)與該 消息不同的消息使得它們雜湊到同 一個(gè)值是計(jì)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(dāng)前I幀中每個(gè)宏塊中選^f又16 個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)。
其中，所述每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)得到，如圖3所示， 其為幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(shuō)明 一 下幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(duì)應(yīng)的9種預(yù)測(cè) 模式，所述預(yù)測(cè)模式的種類(lèi)如圖4所示，其中，第二種模式(即mode2)為 DC預(yù)測(cè)模式(即直流分量預(yù)測(cè)模式)，由于為公式形式因此圖中未標(biāo)注。依 次使用所述9種預(yù)測(cè)模式，選取相應(yīng)宏塊中相鄰像素點(diǎn)分別進(jìn)行9種模式的 預(yù)測(cè)，得到9個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果。
步驟302:通過(guò)判決函數(shù)判斷這9個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果的優(yōu)劣，得到9個(gè)判斷結(jié)果， 從所述判斷結(jié)果中選取與當(dāng)前宏塊的實(shí)際值最接近的結(jié)果，作為當(dāng)前宏塊的 預(yù)測(cè)值。其中，所述判決函數(shù)優(yōu)選釆用絕對(duì)誤差和準(zhǔn)則(Sum of Absolute Difference, SAD),例如式(1 )。
<formula>formula see original document page 10</formula>
步驟303:計(jì)算所述當(dāng)前宏塊的實(shí)際值與該宏塊的預(yù)測(cè)值的差值，得到的 結(jié)果為當(dāng)前I幀中該宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差。
依此類(lèi)推，可按照上述幀內(nèi)預(yù)測(cè)的方法得到所述當(dāng)前I幀內(nèi)每個(gè)宏塊的幀 內(nèi)預(yù)測(cè)殘差。然后再分別對(duì)所述當(dāng)前I幀中每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行整數(shù) 變換，得到系數(shù)，然后對(duì)所述系數(shù)進(jìn)行量化，得到每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(lǐng)域公知常識(shí)，在 此不再贅述。
需要說(shuō)明的是，上述幀內(nèi)預(yù)測(cè)的方法只是針對(duì)H.264/AVCI幀的優(yōu)選實(shí)施 例，其中，所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)可根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)幀，選取與該幀對(duì)應(yīng)的模式進(jìn)行 幀內(nèi)預(yù)測(cè)，所述標(biāo)準(zhǔn)包括11.264/八￥(:以及國(guó)內(nèi)的AVS等。由于都屬于現(xiàn)有技 術(shù)，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(jìn)制水印信息分別嵌 入到每個(gè)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(shí)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(gè)量化系數(shù)嵌入lbit水印信息。同時(shí)，所述含水印信息的量化系數(shù)可 通過(guò)下述計(jì)算式(2)得到，其中，設(shè)水印信息為w，選取的16個(gè)預(yù)測(cè)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(zhǎng)為Q。在該實(shí)施例 中以H.264為例，所述量化步長(zhǎng)Q為H.264中色差信號(hào)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(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模式，對(duì)所述預(yù)測(cè) 模式及所述含水印信息的量化系數(shù)進(jìn)行掃描和熵編碼，得到含水印信息的I幀 碼流。
上述實(shí)施例將當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的B、 P幀的幀間預(yù)測(cè)量化系數(shù)也嵌 入到當(dāng)前I幀中，能夠滿足采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的視頻圖像的安全要求。同時(shí)， 由于水印信息被嵌入到每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)中，能夠認(rèn)證每
個(gè)宏塊的內(nèi)容，因而可將篡改的定位精確到宏塊級(jí)，具有較高的篡改定位精 度。此外，上述實(shí)施例由于將所述當(dāng)前I幀與前一I幀之間的B、 P幀的幀間預(yù)測(cè) 殘差按順序組合，并與所述當(dāng)前I幀的序號(hào)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(duì)-見(jiàn)頻的時(shí)間順序的攻擊，對(duì)所有幀內(nèi)編碼幀和 幀間編碼幀提供了有效的保護(hù)。
優(yōu)選地，上述實(shí)施例可以將水印信息嵌入到所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每 個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)中，其實(shí)現(xiàn)步驟與上述實(shí)施例步驟大 致相同，只需對(duì)其中的個(gè)別步驟進(jìn)行改進(jìn)，需改進(jìn)的步驟具體為
在上述實(shí)施例步驟106中，提取所述當(dāng)前I幀的某個(gè)色差信號(hào)中每個(gè)宏塊的 幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)，每個(gè)宏塊中選取16個(gè)。
其中，可通過(guò)分別對(duì)所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差 進(jìn)行整數(shù)變換，得到中頻系數(shù)，然后對(duì)所述中頻系數(shù)進(jìn)行量化，得到每個(gè)宏 塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)。
在上述實(shí)施例的步驟107中，將上述步驟103中得到的所述16bit的二進(jìn)制 水印信息分別嵌入到每個(gè)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(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上將水印信息嵌入到色差信號(hào)的中頻分量 上，不僅能夠達(dá)到上述實(shí)施例的效果，而且還能夠降低水印信息對(duì)原始視頻 的視覺(jué)影響，在保護(hù)視頻內(nèi)容的同時(shí)，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(shè)當(dāng)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(gè)編碼組，而這些B、 P幀 參與計(jì)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(rèn)證方法優(yōu)選實(shí)施例的流程框圖。 該實(shí)施例同樣優(yōu)選以H,264/AVC為例，說(shuō)明視頻解碼與認(rèn)證水印信息的提取和 認(rèn)證過(guò)程，為方便理解，同時(shí)可結(jié)合圖8所示的嵌入流程示意圖。該實(shí)施例在 I幀中提取水印信息，并通過(guò)與嵌入端相同的運(yùn)算得到另一個(gè)水印信息，計(jì)算 前后兩個(gè)水印信息的相關(guān)值，得到認(rèn)證結(jié)果，若4企測(cè)到篡改，則將篡改的區(qū) 域標(biāo)識(shí)出來(lái)。該方法按以下步驟進(jìn)行
步驟701 步驟703:對(duì)接收到的當(dāng)前I幀進(jìn)行熵解碼，分別獲取所述當(dāng)前I 幀中每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)、以及所述當(dāng)前I幀中每個(gè)宏塊的幀 間預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)。
步驟704 步驟707:將所述幀間預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)逆掃描后，按照與 嵌入時(shí)所述當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)的組合順序 將所述幀間預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)組合后，與所述當(dāng)前I幀的序號(hào)及用戶密碼一 起，通過(guò)雜湊函數(shù)(Hash函數(shù))計(jì)算得到雜湊值，然后將所述雜湊值經(jīng)壓縮 得到16bit的二進(jìn)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(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)逆掃描后，分別從 每個(gè)宏塊中的16個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)中提取與嵌入時(shí)嵌入位置相同的 幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)，得到的16個(gè)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(gè)宏塊中的16個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)中 的最低位時(shí)，則在該步驟中，提取所述每個(gè)宏塊中16個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(jì)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(guān)值，得到相關(guān)結(jié)果。判斷所述相關(guān)結(jié)果是否大于等于預(yù)置的門(mén)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(shí)將所述當(dāng)前I幀以及與該I幀前一幀之間的B、 P 幀中的認(rèn)為被篡改的宏塊中的像素全部改為255，以標(biāo)識(shí)篡改區(qū)域。
上述實(shí)施例，由于水印信息被嵌入到每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差中，能夠 認(rèn)證每個(gè)宏塊的內(nèi)容，因而可將篡改的定位精確到宏塊級(jí)，具有較高的篡改 定位精度。此外，上述實(shí)施例由于所述當(dāng)前I幀的B、 P幀的幀間預(yù)測(cè)殘差是按 順序組合的，并與所述當(dāng)前I幀的序號(hào)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(duì)視頻的時(shí)間順序的攻擊，對(duì)所有幀內(nèi)編碼幀和幀 間編碼幀提供了有效的保護(hù)。同時(shí)，上述實(shí)施例將水印信息的提取認(rèn)證與所 述視頻解碼器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，具有廣泛的應(yīng)用前景。
此外，如果在嵌入端，將水印信息嵌入到所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每個(gè) 宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)中，那么相應(yīng)地在上述的^是取過(guò)程的步
驟702中，在對(duì)當(dāng)前I幀進(jìn)行熵解碼后，獲取所述當(dāng)前I幀相應(yīng)色差信號(hào)中每個(gè) 宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)。在上述提取過(guò)程的步驟709中，從所述 當(dāng)前I幀相應(yīng)色差信號(hào)中每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上對(duì)當(dāng)前I幀的色差信號(hào)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差中 頻量化系數(shù)進(jìn)行提取認(rèn)i正，不僅能夠達(dá)到上述實(shí)施例的效果，而且還能夠降 低水印信息對(duì)原始視頻的視覺(jué)影響，在保護(hù)視頻內(nèi)容的同時(shí)，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(rèn)證的兩個(gè)實(shí)施例對(duì)于認(rèn)為篡改的宏塊，其標(biāo)識(shí)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(biāo)識(shí)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(hù)范圍內(nèi)。此外，該 發(fā)明實(shí)施例中提出的將水印信號(hào)嵌入I幀的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差中的思想，除了適用 于視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，也同樣適用于采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的靜止圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。
基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)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(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，所 述裝置包括幀序號(hào)提取單元901、幀用戶密碼提取單元902、幀間預(yù)測(cè)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(hào)提取單元901，用于提取當(dāng)前I幀的序號(hào)，并將所述序號(hào)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(dāng)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(yù)測(cè)殘差提取單元903，用于提取當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的 幀間預(yù)測(cè)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(hào)提取單元901發(fā)來(lái)的所述 當(dāng)前I幀的序號(hào)、所述幀用戶密碼提取單元902發(fā)來(lái)的所述當(dāng)前I幀的用戶密 碼、以及所述幀間預(yù)測(cè)殘差提取單元903發(fā)來(lái)的所述幀間預(yù)測(cè)殘差經(jīng)加密處 理后，生成水印信息，并將該生成結(jié)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(dāng)前I幀中。
上述實(shí)施例所述水印信息嵌入單元905將I幀與所述I幀前一個(gè)I幀之間的 幀間預(yù)測(cè)殘差作為水印信息的一部分嵌入到當(dāng)前I幀中，能夠滿足采用幀內(nèi)預(yù) 測(cè)技術(shù)的視頻圖像的安全要求。同時(shí)，由于水印信息嵌入計(jì)算只發(fā)生在I幀中， 計(jì)算簡(jiǎn)單，可高效實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻內(nèi)容的保護(hù)。
與此同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)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(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包 括幀序號(hào)提取單元卯l、幀用戶密碼提取單元902、幀間預(yù)測(cè)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(yù)測(cè) 殘差的量化系數(shù)提取單元1006、色差信號(hào)提取單元1007，其中，
所述幀序號(hào)提取單元901,用于提取當(dāng)前I幀的序號(hào)，并將所述序號(hào)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(dāng)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(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元903,用于提取所述當(dāng)前I幀與前 一個(gè)I幀之間的B、 P幀的幀間預(yù)測(cè)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(hào)提取單元901發(fā)來(lái)的所述
當(dāng)前I幀的序號(hào)、所述幀用戶密碼4是取單元902發(fā)來(lái)的所述當(dāng)前I幀的用戶密 碼、以及所述幀間預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元903發(fā)來(lái)的所述幀間預(yù)測(cè)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(jié)果發(fā)送至所述水 印信息嵌入單元905;
所述色差信號(hào)提取單元1007，用于提取所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的所有 宏塊，并發(fā)送提取指令給所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元1006;
所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元1006，用于在收到所述色差信號(hào) 提取單元1007的提取指令后，提取所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每個(gè)宏塊的幀 內(nèi)預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提 取單元1006的嵌入指令后，將來(lái)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(dāng)前I幀色差信號(hào)的每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù) 中。
其中優(yōu)選地，所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元1006可提取所述每 個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)；相應(yīng)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(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)中。
該實(shí)施例在上述水印信息嵌入裝置實(shí)施例一的基礎(chǔ)上還增加了色差信號(hào) 提取單元1007和幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中色差信號(hào)宏塊的中頻分量上，不僅能夠達(dá)到上述實(shí)施 例的效果，而且還能夠降低水印信息對(duì)原始視頻的視覺(jué)影響，在保護(hù)視頻內(nèi) 容的同時(shí)，保證了含水印信息的視頻圖像的高保真度。同時(shí)，由于水印信息 被嵌入到每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差量化系數(shù)中，能夠認(rèn)證每個(gè)宏塊的內(nèi)容， 因而可將篡改的定位精確到宏塊級(jí)，具有較高的篡改定位精度。
基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了 一種用于水印信息的提取認(rèn) 證裝置，如圖11所示，其為本發(fā)明水印信息提取認(rèn)證裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)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(rèn)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(dāng)前I幀的序號(hào)、用 戶密碼、和當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)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(rèn)證單元
1103;其中，所述當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)殘差可在視頻解碼器
將所述當(dāng)前I幀熵解碼后得到的信息中進(jìn)行提取。
所述第二水印信息提取單元1102,用于在所述當(dāng)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(rèn)證單元1103;
所述認(rèn)證單元1103,用于當(dāng)所述第一水印信息與所述第二水印信息的相 關(guān)性滿足預(yù)置的門(mén)限值，則所述當(dāng)前I幀未受到篡改；否則，該幀被篡改。
上述實(shí)施例將I幀與該幀的前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)殘差作為水印信息 的一部分，參與水印信息的認(rèn)證，能夠滿足采用幀間預(yù)測(cè)技術(shù)的視頻圖像的 安全要求。與此同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種用于水印信息的提取認(rèn)證 裝置，如圖12所示，其為本發(fā)明水印信息提取認(rèn)證裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)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(rèn)證單元1103、色差信號(hào)提取單元1204、幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀的序號(hào)、用 戶密碼、和當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的B、 P幀的幀間預(yù)測(cè)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(rèn)證單元1103;其中，所述當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的所述B、 P幀的幀 間預(yù)測(cè)殘差可在視頻解碼器將所述當(dāng)前I幀解碼后得到的信息中進(jìn)行提取。
所述色差信號(hào)提取單元1204，用于提取所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的所有 宏塊，并發(fā)送提取指令給所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元1205。
所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(lái)自于所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差
的量化系數(shù)提取單元1205的指令后，從所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每個(gè)宏塊
的幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(rèn)證單元1103;
所述認(rèn)證單元1103,用于當(dāng)所述第一水印信息與所述第二水印信息的相 關(guān)性滿足預(yù)置的門(mén)限值，則所述當(dāng)前I幀未受到篡改；否則，該幀^L篡改。
其中，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所述第二水印信息應(yīng)當(dāng)從所述當(dāng)前I幀 中水印信息嵌入的位置處4是:f又，例如當(dāng)所述當(dāng)前I幀的水印信息4皮嵌入到該幀 中色差信號(hào)的每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)中時(shí)，則在提取第二 水印信息時(shí)，所述第二水印信息提取單元1102將從所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的 每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(shí)施例在上述水印信息提取認(rèn)證裝置實(shí)施例一的基礎(chǔ)上還增加了色差 信號(hào)提取單元1204和幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元1205，其目的是可對(duì) 將水印信息嵌入到當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每個(gè)宏塊的中頻分量上的幀信息進(jìn)行
認(rèn)證，不僅能夠達(dá)到上述水印信息提取認(rèn)證裝置實(shí)施例一的效果，而且還能 夠降低水印信息對(duì)原始視頻的視覺(jué)影響，在保護(hù)視頻內(nèi)容的同時(shí)，保證了含
水印信息的視頻圖像的高保真度。同時(shí)，由于水印信息被嵌入到每個(gè)宏塊的 幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差量化系數(shù)中，能夠認(rèn)證每個(gè)宏塊的內(nèi)容，因而可將篡改的定位 精確到宏塊級(jí)，具有較高的篡改定位精度。同時(shí)，上述實(shí)施例將水印信息的 提取認(rèn)證與所述視頻解碼器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，具有廣泛的應(yīng)用前景。
以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)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(yù)測(cè)編碼的I幀中選擇當(dāng)前I幀，獲取所述當(dāng)前I幀的序號(hào)、用戶密碼、和所述當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)殘差；將所述當(dāng)前I幀的所述序號(hào)、用戶密碼和所述幀間預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中。
2、 如權(quán)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(dāng)前I幀中具體為將所述水印信息嵌入到所述當(dāng)前I幀中每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化 系數(shù)中。
3、 如權(quán)利要求2所述的水印信息嵌入方法，其特征在于，所述當(dāng)前I幀 中每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)具體為所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的中頻量化系數(shù)。
4、 一種水印信息的提取認(rèn)證方法，其特征在于，包括將接收到的當(dāng)前I幀的序號(hào)、用戶密碼、和當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)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(dāng)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(guān)性滿足預(yù)置的門(mén)限值，則所述當(dāng)前I幀未受到篡改；否則，該幀故篡改。
5、 如權(quán)利要求4所述的水印信息提取認(rèn)證方法，其特征在于，所述提取 具體為從所述當(dāng)前I幀中每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)中提取。
6、 如權(quán)利要求5所述的水印信息提取認(rèn)證方法，其特征在于，所述當(dāng)前I幀中每個(gè)宏塊宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)具體為所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(hào)提取單元，用于提取當(dāng)前I幀的序號(hào)； 幀用戶密碼提取單元，用于提取所述當(dāng)前I幀的用戶密碼；幀間預(yù)測(cè)殘差提取單元，用于提取I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)殘差；水印信息生成單元，用于將來(lái)自于所述幀序號(hào)提取單元的所述當(dāng)前I幀的 序號(hào)、所述幀用戶密碼提取單元的所述當(dāng)前I幀的用戶密碼、所述幀間預(yù)測(cè)殘 差提取單元的所述幀間預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中。
8、 如權(quán)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(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元，用于提取所述當(dāng)前I幀中每個(gè)宏塊的 幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中所述宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)中。
9、 如權(quán)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(hào)提取單元，用于提取所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的所有宏塊，并指 令所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元提取所述色差信號(hào)中每個(gè)宏塊的幀 內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)。
10、 一種用于水印信息的提取認(rèn)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(dāng)前I幀的序號(hào)、用戶密碼、和 當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中提取該幀的水印信息作為 第二水印信息；認(rèn)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(dāng)?shù)谝凰⌒畔⑴c所述第二水印信息的相關(guān)性滿足預(yù)置的門(mén)限值，則所述當(dāng)前I幀未受到篡改；否則，該幀被篡改。
11、 如權(quán)利要求IO所述的用于水印信息的提取認(rèn)證裝置，其特征在于， 還包括幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元，用于提取所述當(dāng)前I幀中每個(gè)宏塊的 幀內(nèi)預(yù)測(cè)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(dāng)前I 幀中每個(gè)宏塊的幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)中提取所述第二水印信息。
12、 如權(quán)利要求11所述的用于水印信息的提取認(rèn)證裝置，其特征在于， 還包括色差信號(hào)提取單元，用于提取所述當(dāng)前I幀中色差信號(hào)的所有宏塊，并指 令所述幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)提取單元從所述色差信號(hào)中提取每個(gè)宏塊的 幀內(nèi)預(yù)測(cè)殘差的量化系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的一種水印信息的嵌入方法從采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼的I幀中選擇當(dāng)前I幀，獲取所述當(dāng)前I幀的序號(hào)、用戶密碼、和所述當(dāng)前I幀與前一個(gè)I幀之間的幀間預(yù)測(cè)殘差；將所述當(dāng)前I幀的所述序號(hào)、用戶密碼和所述幀間預(yù)測(cè)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(dāng)前I幀中。此外，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種水印信息的提取認(rèn)證方法及裝置。本發(fā)明實(shí)施例充分考慮了視頻編碼采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，將幀間預(yù)測(cè)殘差作為水印信息的一部分，嵌入到當(dāng)前I幀中，能夠滿足采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)技術(shù)的視頻圖像的安全要求。同時(shí)，由于水印信息嵌入計(jì)算只發(fā)生在I幀中，計(jì)算簡(jiǎn)單，可高效實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻內(nèi)容的保護(hù)。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101340579SQ20071012725
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者張永平 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司