數字水印處理系統、數字水印嵌入和檢測方法及裝置的製作方法
2023-09-22 05:19:15
專利名稱：數字水印處理系統、數字水印嵌入和檢測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及信息隱藏技術領域，特別涉及一種數字水印處理系統、數字 水印嵌入和一企測方法及裝置。
背景技術：
目前，隨著多媒體技術飛速發展及廣泛應用，媒體的數位化傳播已成為 可能。圖像、音頻、視頻等數位化多媒體內容以其強大的可移植性、高效性、 快捷性及精確性，漸漸成為了我們生活的一部分。在數位化多媒體內容普及 的同時，也出現了許多功能強大的多媒體修改工具，這些工具的出現以及網 絡的普及，使得盜版和多媒體內容的修改變得輕而易舉。
傳統的條件接收系統能夠實現對系統內多媒體內容的用戶進行認證，但 是用戶 一旦連接進入系統，該系統內的多媒體內容將無法得到有效的保護， 用戶可以隨意的篡改。如何保證數字視頻內容不被非法篡改，使得數字視頻 內容被司法機關採信，是目前亟待解決的問題。
針對以上問題，近年來興起了一種數字水印技術。數字水印技術是指用 信號處理的方法在數位化的多媒體內容中嵌入標識信號，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，能夠實現對多媒體內容 的版權追蹤、版權聲明和內容防篡改等目的。數字水印技術是信息隱藏技術 研究方向的一個重要分支。數字水印的安全性是由傳統加密技術來解決的， 通過對水印嵌入位置加密，或者將水印信息本身進行加密，能夠解決數字水 印處理系統的安全問題。
現有一種針對靜止圖像的水印嵌入方法，在該方法中，用戶利用密鑰對 一段與圖像內容無關的信息，如時間、地點等進行加密，利用得到的加密信息來選擇水印嵌入的位置，並在相應位置上嵌入水印信息。通過這種水印嵌 入方法處理後的靜止圖像，能夠通過檢測，檢測出靜止圖像的篡改，而且水 印嵌入的位置是由一個加密信息決定的，因此不容易被篡改者破解，使嵌入 的水印信息更加安全。
在本發明的發明過程中，發明人發現，現有技術至少存在以下問題 由於用於水印嵌入位置選擇的加密信息與音視頻內容完全獨立，利用這 種信息選擇出來的每一幀的水印嵌入位置都相同，若篡改者對幀間關係進行 篡改，如將某幀刪除或者調換某幀的位置後，水印信息將不會發生變化，因 此無法檢測出幀間篡改。
綜上，現有技術中，對多媒體內容的水印嵌入位置的選擇，是以與多媒 體內容無關的信息來進行的，通過現有方法嵌入的水印信息與由多幀構成的 多媒體內容的幀間關係無關，在水印嵌入後，破壞多媒體內容的幀間關係的 篡改，無法使多媒體幀的水印信息改變，因此無法根據對水印的檢測，檢測 出幀間關係的篡改。
發明內容
本發明實施例提供一種數字水印處理系統，通過該系統進行水印嵌入 後，破壞多媒體內容的幀間關係的篡改，將使多媒體幀的水印信息改變，再 通過該系統對水印信息的檢測，可以檢測出幀間關係的篡改。
本發明實施例提供一種數字水印嵌入裝置，通過該裝置進行水印嵌入 後，破壞多媒體內容的幀間關係的篡改，將使多媒體幀的水印信息改變，根 據對水印信息的檢測，可以檢測出幀間關係的篡改。
本發明實施例提供一種數字水印檢測裝置，可以檢測出幀間關係的篡改。
本發明實施例提供一種數字水印嵌入方法，通過該方法進行水印嵌入 後，破壞多媒體內容的幀間關係的篡改，將使多媒體幀的水印信息改變，根 據對水印信息的檢測，可以檢測出幀間關係的篡改。
ii本發明實施例提供一種數字水印檢測方法，可以檢測出幀間關係的篡改。
為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的 一種數字水印處理系統，該系統包括
數字水印嵌入裝置，用於接收原始多媒體幀和所述原始多媒體幀的幀序 號信息，根據所述原始多媒體幀的幀序號信息確定第一輔助信息，根據所述 第 一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息，得到嵌入數字水印 的多媒體幀；
數字水印檢測裝置，用於接收嵌入數字水印的多媒體幀和所述嵌入數字 水印的多媒體幀的幀序號信息，根據所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號 信息確定第二輔助信息；根據所述第二輔助信息對所述嵌入數字水印的多媒 幀中的數字水印信息進行檢測。
一種數字水印嵌入裝置，該裝置包括
輔助信息處理模塊，用於接收原始多媒體幀的幀序號信息，根據所述原 始多媒體幀的幀序號信息確定第 一輔助信息；
水印嵌入模塊，用於接收所述原始多媒體幀和所述第一輔助信息，根據 所述第 一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息。
一種數字水印檢測裝置，該裝置包括
輔助信息處理模塊，用於接收嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息，根 據所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定第二輔助信息；
水印檢測模塊，接收所述輔助信息處理模塊發送的所述第二輔助信息，根測。
一種lt字水印嵌入方法，該方法包括 接收原始多媒體幀和所述原始多媒體幀的幀序號信息； 根據所述原始多媒體幀的幀序號信息確定第 一輔助信息； 根據所述第 一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息。一種it字水印;險測方法，該方法包括
接收嵌入數字水印的多媒體幀和所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信
自
根據所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定第二輔助信息； 根據所述第二輔助信息對所述嵌入數字水印的多媒體幀中的數字水印 信息進行檢測。
由上述的技術方案可見，本發明實施例提供的方法、系統及裝置，根據 原始多媒體幀的幀序號信息確定第一輔助信息，根據第一輔助信息在所述原 始多媒體幀中嵌入數字水印信息，得到嵌入數字水印的多媒體幀。根據嵌入 數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定第二輔助信息；根據第二輔助信息對 所述嵌入數字水印的多媒幀中的數字水印信息進行檢測。從而使得原始多媒 體幀中嵌入的數字水印信息與其幀序號相關聯，若多媒體內容的幀間關係遭 篡改，則會使原始多媒體幀中嵌入的水印信息改變，在檢測時，可以檢測出 幀間關係的篡改。
圖1為本發明實施例的數字水印處理系統結構圖2為本發明實施例的數字水印嵌入裝置結構圖3為本發明實施例的輔助信息處理模塊的結構圖4為本發明實施例的輔助信息確定單元的結構圖5為本發明另一實施例的輔助信息確定單元的結構圖6為本發明實施例的數字水印檢測裝置的結構圖7為本發明實施例的數字水印嵌入方法的具體流程圖8為本發明實施例的水印嵌入係數確定方法示意圖9為本發明實施例的水印檢測方法的具體流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明進一步詳細說明。
本發明實施例主要是根據多媒體內容中的幀序號和安全信息確定水印 嵌入的輔助信息，並將輔助信息作為水印嵌入時的一個決定因素。從而使得 多媒體內容的每一幀嵌入的水印信息與該幀的幀序號相關聯，當多媒體內容 的幀間篡改發生時，如幀被調換或刪除時，嵌入的水印信息將會改變，從而
可以#4居對水印的^r測，；f全測出幀間關係的篡改。
圖1為本發明實施例的數字水印處理系統的結構圖，如圖所示，該系統 包括
數字水印嵌入裝置101,用於接收原始多媒體幀和所述原始多媒體幀的 幀序號信息，根據所述原始多媒體幀的幀序號信息確定第一輔助信息，根據 所述第一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息，得到嵌入數字 水印的多i某體幀；
數字水印檢測裝置102,用於接收嵌入數字水印的多媒體幀和所述嵌入 數字水印的多媒體幀的幀序號信息，根據所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀 序號信息確定第二輔助信息；根據所述第二輔助信息對所述嵌入數字水印的 多媒幀中的數字水印信息進行檢測。
其中，數字水印嵌入裝置的具體結構如圖2所示，圖2為本發明實施例 的數字水印嵌入裝置結構圖。
本發明實施例的數字水印嵌入裝置包括輔助信息處理模塊201和水印 嵌入模塊202
輔助信息處理模塊201，用於接收原始多媒體幀的幀序號信息，根據所 述原始多媒體幀的幀序號信息確定第 一輔助信息；
水印嵌入模塊202 ，用於接收所述原始多媒體幀和所述第 一輔助信息， 根據所述第 一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息。
其中水印嵌入模塊202，具體用於將所述原始多媒體幀編碼後得到的幀內 預測殘差確定為水印產生域，從所述水印產生域中得到所述數字水印信息，或 將所述第一輔助信息作為所述數字水印信息；根據所述第一輔助信息在所述原始多媒體幀中確定水印嵌入係數，將所述數字水印信息嵌入所述水印嵌入係數 中。
為了提高安全性，所述輔助信息處理模塊201，進一步用於接收安全信 息，根據所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息確定所述第一輔助 信息。
其中輔助信息處理模塊201的具體結構如圖3所示，該圖是本發明實施 例的輔助信息處理模塊的結構圖。
輔助信息處理模塊201具體包括
幀序號接收單元301，用於接收所述原始多媒體幀的幀序號信息； 輔助信息確定單元303，用於接收所述幀序號接收單元發送的所述原始
多媒體幀的幀序號信息，根據所述原始多媒體幀的幀序號信息確定所述第一
輔助信息，並發送給所述水印嵌入模塊202。
為了提高安全性，所述輔助信息處理模塊201可以進一步包括 安全信息接收單元304,用於接收安全信息，並向所述輔助信息確定單
元303發送；
所述輔助信息確定單元303,進一步接收安全信息接收單元304發送的 安全信息，根據所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息確定所述第 一輔助信息。
為了在多媒體內容中，當最後一幀或多幀被刪除時，也能被檢測出來， 所述輔助信息處理模塊可以進一 步包括
幀序號處理單元302，用於接收所述安全信息；並在所述幀序號接收單 元判斷所述原始多媒體幀為最後一幀時，接收所述幀序號接收單元301發送 的所述最後一幀原始多媒體幀的幀序號信息，根據所述安全信息和所述最後 一幀原始多媒體幀的幀序號信息確定所述最後 一 幀原始多媒體幀的驗證幀 序號，將所述驗證幀序號作為所述最後一幀的幀序號信息發送給所述輔助信 息確定單元303;
所述安全信息接收單元304,進一步用於將所述安全信息向所述幀序號處理單元302發送；
所述輔助信息確定單元303,進一步接收所述幀序號處理單元發送的所 述幀序號信息。
其中幀序號處理單元302，計算驗證幀序號的具體過程是，將所述安全信 息轉換為十進位並與所述最後一幀原始多^ 某體幀的幀序號相減，將相減的結果 取絕對值，得到所述驗證幀序號。
在輔助信息處理^^莫塊201中，所述輔助信息確定單元303的具體結構如圖 4所示，該圖是本發明實施例的輔助信息確定單元的結構圖。
所述輔助信息確定單元303具體包括
參數接收子單元401，用於接收所述幀序號處理單元302或所述幀序號接 收單元301發送的所述原始多媒體幀的幀序號信息；以及接收所述安全信息接 收單元304發送的所述安全信息；
加密子單元402,用於所述接收所述參數接收子單元401發送的所述原始 多媒體幀的幀序號信息和所述安全信息；利用所述安全信息對所述原始多媒體 幀的幀序號信息進行加密，得到所述第 一輔助信息；
輔助信息發送子單元403,接收所述加密子單元發送的所述第一輔助信息， 並發送給所述水印嵌入模塊202。
其中，所述輔助信息確定單元303的具體結構還可以如圖5所示，該圖是 本發明另 一實施例的輔助信息確定單元的結構圖。
該實施例中，輔助信息確定單元303包括
參數接收子單元501，用於接收所述幀序號處理單元302或所述幀序號接 收單元301發送的所述原始多媒體幀的幀序號信息；以及接收所述安全信息接 收單元304發送的所述安全信息；
運算子單元502，用於接收所述參數接收子單元501發送的所述原始多媒 體幀的幀序號信息和所述安全信息；將所述安全信息和所述原始多^ 某體幀的幀 序號信息轉換為二進位數，並對所述安全信息和所述原始多々某體幀的幀序號信 息中二進位位數較少的一個進行補位，使所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息的二進位位數相同；將二進位位數相同的所述安全信息和所述原始
多媒體幀的幀序號信息進行模二相加運算，或進行邏輯或運算，得到所述第一
輔助信息；
輔助信息發送子單元503，接收所述運算子單元502發送的所述第一輔 助信息，並發送給所述水印嵌入模塊202。
上面介紹了本發明實施例的數字水印嵌入裝置，下面將介紹本發明實施例 的數字水印檢測裝置，用於檢測通過本發明實施例的數字水印嵌入裝置處理後 的嵌入水印的多媒體內容是否被篡改。
該裝置的具體結構如圖6所示，包括輔助信息處理模塊601和水印檢測 模塊602
輔助信息處理模塊601 ，用於接收嵌入數字水印的多々某體幀的幀序號信息， 根據所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定第二輔助信息；
水印檢測模塊602，接收所述輔助信息處理模塊601發送的所述第二輔助 信息，根據所述第二輔助信息對所述嵌入數字水印的多々某體幀中的數字水印信 息進行4企測。
為了提高安全性，輔助信息處理模塊601可以進一步用於接收安全信 息，根據所述安全信息和所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定所 述第二輔助信息。
輔助信息處理模塊的具體結構和以上所述的水印嵌入裝置中的輔助信 息處理模塊的結構是完全相同的，只不過將確定的第二輔助信息發送給水印 檢測模塊，而不是水印嵌入模塊，這裡不再贅述。
所述水印檢測模塊602，具體用於根據所述第二輔助信息從所述嵌入數 字水印的多媒體幀中確定水印提取係數，從所述水印提取係數中提取數字水 印信息。將所述嵌入數字水印的多媒體幀解碼後得到的幀內預測殘差確定為 參考水印產生域，從所述參考水印產生域中得到參考水印信息，或將所述第
二輔助信息作為參考水印信息；將提取的數字水印信息和所述參考水印信息 進行比較；若所述參考水印信息和提取的數字水印信息的比較結果為不同，
17則得到所述嵌入數字水印的多媒體幀被篡改的檢測結果；若所述參考水印信 息和提取的數字水印信息的比較結果為相同，則得到所述嵌入數字水印的多 媒體幀未被篡改的檢測結果。
上面介紹本發明實施例的數字水印嵌入裝置和數字水印檢測裝置，下面 將介紹本發明實施例的數字水印嵌入方法，本發明實施例的數字水印嵌入方
法是，接收原始多媒體幀和所述原始多媒體幀的幀序號信息；根據所述原始 多媒體幀的幀序號信息確定第一輔助信息；再根據所述第一輔助信息在所述 原始多媒體幀中嵌入數字水印信息。其具體的流程如圖7所示；
步驟701，在原始多媒體幀中確定水印嵌入域和水印產生域，並根據水 印產生域確定數字水印信息。
首先，將所述原始多媒體幀編碼後得到的幀內預測殘差確定為所述水印 產生域，將所述原始多媒體幀編碼後得到的幀間預測殘差確定為所述水印嵌 入域。編碼時可以按實際需要使用各種編碼器；另外，在編碼時，根據水印 算法的需要，可以選取各種編碼過程中得到的參數作為水印嵌入域和水印產 生域，在本實施例中，優選將幀間預測殘差確定為水印嵌入域，將幀內預測 殘差確定為水印產生域，所述水印嵌入域是水印可以嵌入的位置集合，所述 水印產生域是用來產生水印信息的位置。具體來說，根據水印產生域確定數 字水印信息可以是將水印產生域中的任何信息作為數字水印信息。當然，也 可以使用其它任何信息作為水印信息作為水印信息，比如下一步中確定的第 一輔助信息。
步驟702，根據原始多媒體幀的幀序號信息和安全信息確定第一輔助信自、.
W ，
水印嵌入裝置將原始幀信號進行編碼的同時，將所編碼的原始多媒體幀 的幀序號信息發送給輔助信息處理模塊進行處理，輔助信息處理模塊利用安 全信息和原始多媒體幀的幀序號信息，確定第 一輔助信息並返回給水印嵌入 裝置。當然，單獨使用原始多媒體幀的幀序號信息，確定第一輔助信息也是 可以的，也可以直接使用幀序號當作輔助信息。步驟703,根據第一輔助信息在所述水印嵌入域中確定水印嵌入係數； 在所述水印嵌入域中確定水印嵌入係數的方法很多，本實施例中，將二 進位的第 一輔助信息的各比特位——映射到水印嵌入域中各位置上，確定水 印嵌入域中對應的第一輔助信息比特位為"1"的位置上的係數為水印嵌入 係數，如圖8所示，選取圖中灰色位置上的係數作為水印嵌入係數。當然選 擇"0"的位置上的係數也是可以的。
步驟704,將數字水印信息嵌入水印嵌入係數中。
將從水印產生域產生的數字水印信息，以一定的嵌入方法，如量化或調 整嵌入係數等方法，嵌入到確定的水印嵌入係數中，得到嵌入數字水印信息 的多媒體幀。當然，也可以直接將第一輔助信息作為數字水印信息嵌入到確 定的水印嵌入係數中，得到嵌入水印的多媒體幀。
循環以上各步驟，直到處理完最後一幀，得到完整的嵌入數字水印的視 頻內容。
在以上步驟702中，確定第一輔助信息的具體方法是
首先判斷當前處理的原始多媒體幀是否為最後一幀，若不是，則利用安
全信息，如用戶密碼，各種密鑰等，運用各種對稱加密算法，或者非對稱加
密算法，對當前幀的幀序號PicNum進行加密，得到第一輔助信息；若是最
後一幀，則利用以下7>式計算出最後一幀的-驗i正幀序號PicNum，，以PicNum，
作為最後一幀的幀序號。
P/cA/u/T7'= aJbs(P/'cWu/n — Jb/n2ctec(/fey))
式中bin2dec 是將二進位數變十進位數；key是安全信息；abs 是取絕對值。計算出最後一幀的驗證幀序號後，與其它幀同樣，利用安全信 息對該序號進行加密，得到輔助信息。
這裡對最後一幀的判斷，是為了能夠使多媒體內容的最後一幀或多幀被 刪除時，水印檢測裝置也能夠檢測出篡改，當然，不對最後一幀進行判斷和 處理也是可以的。
另外，在步驟702中，確定第一輔助信息的方法還可以不採用加密算法進行，而是採用較為簡單的運算進行。首先，將原始多媒體幀的幀序信息號 和安全信息都轉換為二進位數，然後比較轉換後的原始多媒體幀的幀序號信 息和安全信息的位數，對其中位數較少的一個進行補位，使安全信息和所述 原始多媒體幀的幀序號信息的二進位位數相同。具體來說，補位就是在二進 制位前添加"0"，或者將二進位位進行循環，例如原始多媒體幀的幀序號信
息的二進位位數為10,而安全信息的二進位位數為8,則可以在安全信息的 二進位位前添加兩個"0"，或者將安全信息的二進位位的最低2位複製添 加到安全信息的二進位位的最高2位之前，即9、 IO位上，使安全信息變為
入 1/i/、—//_ — 、j4> 七/_ 、 — 、jJ"山，l / 、— 、f — lrt m / /_、 1、" 人 j 、 1_、 rH '
一J、丄U 1立日、J 一近市'J項又。？^後"i虧一近市'J 1立項又，日l口J日M屍乂|迎^T^M各，S:，口屍乂I迎乂眾"s
多媒體幀的幀序號信息進行二進位運算，可以採用模2相加，或者邏輯或運
算等，將計算得到的結果確定為第一輔助信息。
在步驟703中，為了保證能夠選擇儘量多的水印嵌入係數，當第一輔助 信息的二進位位中，'T，的個數少於"0"的個數時，可以選取"0"的位置 上的係數作為水印嵌入係數；或者在步驟702中，直接判斷加密後的二進位 信息中的"0" 、 "1"個數，若"1"的個數少於"0"的個數，則將"1" 變成"0" ， "0"變成"1"。
當水印嵌入域中備選的水印嵌入係數的個數a和第 一輔助信息的位數b 不匹配時，優選的處理方法是
a〉b時，將第一輔助信息循環映射，例如，若&=16, b二8時，用第一 輔助信息映射到水印嵌入域的前8位，同時再用第一輔助信息映射到水印嵌 入域的後8位；
a<b時，直接將多餘的第一輔助信息的二進位位刪除即可。 按以上方法在多媒體內容中嵌入數字水印信息後，可以按照如下的方法 對該多媒體內容進行檢測
接收嵌入數字水印的多媒體幀和所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序 號信息；根據所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定第二輔助信 息；根據所述第二輔助信息對所述嵌入數字水印的多媒體幀中的數字水印信息進行4全測。
具體檢測流程如圖9所示，
步驟901，在嵌入數字水印的多媒體幀中確定參考水印產生域和水印提
取域，並根據參考水印產生域確定參考水印信息；
嵌入數字水印的多媒體幀在被檢測時，與嵌入相對應，將嵌入數字水印 的多媒體幀解碼後得到的幀間預測殘差確定為水印的提取域，用於提取水印
信息；將嵌入數字水印的多媒體幀解碼後得到的幀內預測殘差確定為參考水 印的產生域，用於確定參考水印信息。與嵌入時相同，參考水印信息的確定也是任意的,只要和檢測時確定數字水 印的方法相同即可。
步驟902,根據嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息和安全信息確定
第二輔助信息；
具體第二輔助信息的確定過程與水印嵌入流程中的步驟702相同，這裡 不再贅述；同樣，這裡也可以直接根據嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信 息確定第二輔助信息，或直接將嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息作為 第二輔助信息。
步驟903,根據第二輔助信息從所述水印提取域提取數字水印信息； 提取水印信息就是從根據第二輔助信息確定的水印提取係數中提取嵌
入的水印信息，具體根據第二輔助信息確定水印提取係數的過程與水印嵌入
流程中的步驟703相同，這裡不再贅述。
步驟904，將參考水印信息和提取的數字水印信息進行比較，得到檢測結果。
若所述參考水印信息和提取的數字水印信息的比較結果為不同，則得到 所述嵌入數字水印的多媒體幀被篡改的檢測結果；若所述參考水印信息和提 取的數字水印信息的比較結果為相同，則得到所述嵌入數字水印的多媒體幀 未被篡改的檢測結果。還可根據檢測結果，給出篡改發生的幀序號和宏塊位 置等信息。
對於數字水印的4企測過程，具體舉例如下比如某含水印的視頻共100幀，若在傳輸過程中，第6幀和第90幀被交換了。在水印嵌入時，第6幀 的輔助信息的計算採用的PicNum = 6，而在水印提取時，計算採用的PicNum =90，採用本發明實施例的方法得到的輔助信息肯定是不同的。這時，就會 發生，水印嵌入位置與提取位置發生錯位，因此提取出的數字水印信息與嵌 入時的肯定是不同的。而參考水印的確定是與嵌入時的原始水印信息的確定 方法是相同的，因此參考水印和嵌入的數字水印是相同的。在將從水印提取 域中提取的水印信息和參考水印產生域確定的參考水印信息進行比較時，比
較的結果就是兩個水印信息不同，說明視頻內容已經被篡改了。同樣，在檢
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再舉一例，若在傳輸過程中，發生了幀刪除，如第50幀被刪除了，那
麼原來的第51幀將變成50幀，原來的52幀將變成51幀，那麼，水印鉗入 時的幀序號和提取時的幀序號將會不同，水印嵌入位置與提取位置會發生錯 位，因此也可以檢測出篡改；另外，如果視頻內容中最後一幀，即第100幀 被刪除了，解碼端得到的視頻變成了 99幀，第99幀就變為了最後一幀。這 時，第99幀在嵌入時，輔助信息的計算採用的PicNum = 99;而在水印拔:耳又 時，由於第99幀已變為了最後一幀，因此根據本發明實施例的要求，在計 算前，會對PicNum進行處理得到PicNum，，計算出的PicNum，不是原來的 99 了，因此，水印嵌入位置與提取位置會發生錯位，結果也能檢測出篡改。 以上實施例是以視頻內容為例，實際上，本發明實施例可以適用於任何 多媒體內容，如音頻、視頻內容等；且本發明所述的輔助信息處理模塊也可 以與現有任何水印系統相結合使用，在處理輔助信息時，也可以結合任何加 密算法；當然，輔助信息的具體處理方法還可以有很多種，本實施例是給出 了一個思想，就是利用幀序號作為確定輔助信息的一個參數，通過含有幀序 號信息的輔助信息進行水印的嵌入與檢測，就可以檢測出幀間關係的篡改。
可以是本發明的實施例。
由上述的實施例可見，本發明實施例根據所述原始多媒體幀的幀序號信
22息確定第 一輔助信息，根據所述第 一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數 字水印信息，得到嵌入數字水印的多媒體幀。根據所述嵌入數字水印的多媒
體幀的幀序號信息確定第二輔助信息；根據所述第二輔助信息對所述嵌入數
字水印的多媒幀中的數字水印信息進行檢測。從而使得原始多媒體幀中嵌入 的數字水印信息與其幀序號相關聯，若多媒體內容的幀間關係遭篡改，則會 使原始多媒體幀中嵌入的水印信息改變，在檢測時，通過將參考水印信息和 提取的數字水印信息進行比較，將可以檢測出幀間關係的篡改。
所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施方式而已，並不用於限 定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等 同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種數字水印處理系統，其特徵是，該系統包括數字水印嵌入裝置，用於接收原始多媒體幀和所述原始多媒體幀的幀序號信息，根據所述原始多媒體幀的幀序號信息確定第一輔助信息，根據所述第一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息，得到嵌入數字水印的多媒體幀；數字水印檢測裝置，用於接收嵌入數字水印的多媒體幀和所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息，根據所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定第二輔助信息；根據所述第二輔助信息對所述嵌入數字水印的多媒幀中的數字水印信息進行檢測。
2、 一種數字水印嵌入裝置，其特徵是，該裝置包括 輔助信息處理模塊，用於接收原始多媒體幀的幀序號信息，根據所述原始多媒體幀的幀序號信息確定第 一輔助信息；水印嵌入模塊，用於接收所述原始多媒體幀和所述第一輔助信息，根據 所述第 一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息。
3、 如權利要求2所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述水印嵌入模塊， 用於根據所述第 一輔助信息在所述原始多媒體幀中確定水印嵌入係數，將所述 數字水印信息嵌入所述水印嵌入係數中。
4、 如權利要求2所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述水印嵌入模塊， 用於將所述原始多媒體幀編碼後得到的幀內預測殘差確定為水印產生域，從所 述水印產生域中得到所述數字水印信息，或將所述第一輔助信息作為所述數字 水印信息。
5、 如權利要求2所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述輔助信息 處理模塊，進一步用於接收安全信息，根據所述安全信息和所述原始多媒體 幀的幀序號信息確定所述第 一 輔助信息。
6、 如權利要求2所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述輔助信息處理模塊包括幀序號接收單元，用於接收所述原始多媒體幀的幀序號信息； 輔助信息確定單元，用於接收所述幀序號接收單元發送的所述原始多媒體幀的幀序號信息，根據所述原始多媒體幀的幀序號信息確定所述第一輔助信息，並發送給所述水印嵌入模塊。
7、 如權利要求6所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述輔助信息 處理模塊進一步包括安全信息接收單元，用於接收安全信息，並向所述輔助信息確定單元發送；所述輔助信息確定單元，進一步接收安全信息接收單元發送的安全信 息，根據所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息確定所述第 一輔助"息。
8、 如權利要求7所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述輔助信息 處理模塊進一步包括幀序號處理單元，用於接收所述安全信息；並在所述幀序號接收單元判 斷所述原始多媒體幀為最後一幀時，接收所述幀序號接收單元發送的所述最 後 一幀原始多媒體幀的幀序號信息，根據所述安全信息和所述最後 一幀原始 多媒體幀的幀序號信息確定所述最後 一 幀原始多媒體幀的驗證幀序號，將所 述驗證幀序號作為所述最後一幀的幀序號信息發送給所述輔助信息確定單元；所述安全信息接收單元，進一步用於將所述安全信息向所述幀序號處理 單元發送；所述輔助信息確定單元，進一步接收所述幀序號處理單元發送的所述幀 序號信息。
9、 如權利要求8所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述幀序號處理單 元，用於將所述安全信息轉換為十進位並與所述最後一幀原始多J^某體幀的幀序 號相減，將相減的結果取絕對值，得到所述驗證幀序號。
10、 如權利要求7所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述輔助信息確 定單元包括參數接收子單元，用於接收所述幀序號處理單元或所述幀序號接收單元發 送的所述原始多媒體幀的幀序號信息；以及接收所述安全信息；加密子單元，用於所述接收所述參數接收子單元發送的所述原始多媒體幀 的幀序號信息和所述安全信息；利用所述安全信息對所述原始多媒體幀的幀序 號信息進行加密，得到所述第一輔助信息；輔助信息發送子單元，接收所述加密子單元發送的所述第一輔助信息，並 發送給所述水印嵌入模塊。
11、 如權利要求7所述的數字水印嵌入裝置，其特徵是，所述輔助信息確 定單元包括送的所述原始多媒體幀的幀序號信息；以及接收所述安全信息；運算子單元，用於接收所述參數接收子單元發送的所述原始多媒體幀的幀 序號信息和所述安全信息；將所述安全信息和所述原始多i某體幀的幀序號信息 轉換為二進位數，並對所述安全信息和所述原始多々某體幀的幀序號信息中二進 制位數較少的一個進行補位，使所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信 息的二進位位數相同；將二進位位數相同的所述安全信息和所述原始多媒體幀 的幀序號信息進行模二相加運算，或進行邏輯或運算，得到所述第一輔助信息； 輔助信息發送子單元，接收所述運算子單元發送的所述第一輔助信息，並 發送給所述水印嵌入模塊。
12、 一種數字水印^r測裝置，其特徵是，該裝置包括 輔助信息處理模塊，用於接收嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息，根據所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定第二輔助信息；水印檢測模塊，接收所述輔助信息處理模塊發送的所述第二輔助信息，根 據所述第二輔助信息對所述嵌入數字水印的多媒體幀中的數字水印信息進行檢 測。
13、如權利要求12所述的數字水印檢測裝置，其特徵是，所述輔助信 息處理模塊，進一步用於接收安全信息，根據所述安全信息和所述嵌入數字 水印的多媒體幀的幀序號信息確定所述第二輔助信息。
14、如權利要求12所述的數字水印檢測裝置，其特徵是，所述水印檢 測模塊，用於根據所述第二輔助信息從所述嵌入數字水印的多媒體幀中確定 水印提取係數，從所述水印提取係數中提取數字水印信息。
15、 如權利要求14所述的數字水印檢測裝置，其特徵是，所述水印檢測模塊，用於將所述嵌入數字水印的多媒體幀解碼後得到的幀內預測殘差確定為參考水印產生域，從所述參考水印產生域中得到參考水印信息，或將所 述第二輔助信息作為參考水印信息。
16、 如權利要求15所述的數字水印檢測裝置，其特徵是，所述水印檢 測模塊，用於將提取的數字水印信息和所述參考水印信息進行比較；若所述 參考水印信息和提取的數字水印信息的比較結果為不同，則得到所述嵌入數字水印的多媒體幀被墓改的檢測結果；若所述參考水印信息和提取的數字水 印信息的比較結果為相同，則得到所述嵌入數字水印的多媒體幀未被篡改的 檢測結果。
17、 一種數字水印嵌入方法，其特徵是，該方法包括 接收原始多媒體幀和所述原始多媒體幀的幀序號信息； 根據所述原始多媒體幀的幀序號信息確定第 一輔助信息； 根據所述第一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息。
18、 如權利要求17所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述根據所述第 一輔助信息在所述原始多i某體幀中嵌入數字水印信息包括在所述原始多^^某體幀中確定水印產生域和水印嵌入域，並4艮據所述水印產 生域確定所述數字水印信息；根據所述第一輔助信息在所述水印嵌入域中嵌入所述數字水印信息。
19、 如權利要求18所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述根據所述第 一輔助信息在所述水印嵌入域中嵌入所述數字水印信息包括根據所述第一輔助信息在所述水印嵌入域中確定水印嵌入係數，將所述數 字水印信息嵌入所述水印嵌入係數中。
20、 如權利要求19所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述根據所述第 一輔助信息在所述水印嵌入域中確定水印嵌入係數包括將所述輔助信息的二進位的各比特位——映射到所述水印嵌入域中各位置 上，將所述水印嵌入域中對應的比特位為"1"的位置上的係數確定為所述水印 嵌入係數，或將所述水印嵌入域中對應的比特位為"0"的位置上的係數確定為 所述水印嵌入係數。
21、 如權利要求17所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述數字水印信 息為所述第一輔助信息。
22、 如權利要求18所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述在所述原始 多媒體幀中確定水印產生域和水印嵌入域包括將所述原始多媒體幀編碼後得到的幀內預測殘差確定為所述水印產生域， 將所述原始多々某體幀編碼後得到的幀間預測殘差確定為所述水印嵌入域。
23、 如權利要求17所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，根據所述原始多 媒體幀的幀序號信息確定第 一輔助信息包括獲耳又安全信息；根據所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息確定所述第 一輔助信白
24、 如權利要求23所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述根據所述安 全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息確定所述第一輔助信息包括若所述原始多媒體幀是多媒體內容的最後一幀，則將所述安全信息轉換為 十進位並與所述原始多媒體幀的幀序號相減，將相減所得的結果取絕對值，得 到驗證幀序號；根據所述安全信息和所述驗證幀序號確定所述第一輔助信息。
25、 如權利要求23所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述根據所述安 全信息和所述原始多J 某體幀的幀序號信息確定所述第一輔助信息，包括利用所述安全信息對所述原始多媒體幀的幀序號進行加密，將加密結果確 定為所述第一輔助信息。
26、 如權利要求23所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述根據所述安 全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息確定所述第一輔助信息，包括將所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息轉換為二進位數，並對 所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息中二進位位數較少的 一個進行 補位，使所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息的二進位位數相同； 將二進位位數相同的所述安全信息和所述原始多媒體幀的幀序號信息進行模二 相加運算，或進行邏輯或運算，將運算結果確定為所述第一輔助信息。
27、 如權利要求23所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述安全信息為 用戶密碼。
28、 一種數字水印檢測方法，其特徵是，該方法包括接收嵌入數字水印的多媒體幀和所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信自.,&，才艮據所述嵌入數字水印的多J 某體幀的幀序號信息確定第二輔助信息； 根據所述第二輔助信息對所述嵌入數字水印的多媒體幀中的數字水印信息 進行檢測。
29、 如權利要求28所述的數字水印檢測方法，其特徵是，所述根據所述第 二輔助信息對所述嵌入數字水印的多媒體幀中的數字水印信息進行檢測，包括在所述嵌入數字水印的多媒體幀中確定參考水印產生域和水印提取域，並 根據所述參考水印產生域確定參考水印信息；根據所述第二輔助信息從所述水印提取域提取數字水印信息； 將所述參考水印信息和提取的數字水印信息進行比較，得到檢測結果。
30、 如權利要求29所述的數字水印檢測方法，其特徵是，所述根據所述第 二輔助信息從所述水印提取域提取數字水印信息，包括根據所述第二輔助信息在所述水印提取域中確定水印提取係數，從所述水 印提取係數中提取數字水印信息。
31、 如權利要求29所述的數字水印檢測方法，其特徵是，所述在所述嵌入 數字水印的多媒體幀中確定參考水印產生域和水印提取域包括將所述嵌入數字水印的多^ 某體幀解碼後得到的幀內預測殘差確定為所述參 考水印產生域，將所述嵌入數字水印的多媒體幀解碼後得到的幀間預測殘差確 定為所述水印提取域。
32、 如權利要求29所述的數字水印嵌入方法，其特徵是，所述將所述參考 水印信息和提取的數字水印信息進行比較，得到檢測結果，包括若所述參考水印信息和提取的數字水印信息的比較結果為不同，則得到所 述嵌入數字水印的多媒體幀被篡改的檢測結果；若所述參考水印信息和提取的 數字水印信息的比較結果為相同，則得到所述嵌入數字水印的多媒體幀未被篡 改的檢測結果。
33、 如權利要求28所述的數字水印檢測方法，其特徵是，所述根據所述嵌 入數字水印的多糹某體幀的幀序號信息確定第二輔助信息，包括獲取安全信息；根據所述安全信息和所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定所述 第二輔助信息。
34、 如權利要求33所述的數字水印檢測方法，其特徵是，所述根據所述安 全信息和所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定所述第二輔助信息包 括利用所述安全信息對所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號進行加密，將 加密結果確定為所述第二輔助信息。
35、 如權利要求33所述的數字水印檢測方法，其特徵是，所述根據所述安 全信息和所述嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定所述第二輔助信息包 括將所述安全信息和所述嵌入水印的多媒體幀的幀序號信息轉換為二進位 數，並對所述安全信息和所述嵌入水印的多媒體幀的幀序號信息中二進位位數 較少的一個進行補位，使所述安全信息和所述嵌入水印的多媒體幀的幀序號信息的二進位位數相同；將二進位位數相同的所述安全信息和所述嵌入水印的多 媒體幀的幀序號信息進行模二相加運算，或進行邏輯或運算，將運算結果確定 為所述第二輔助信息。
全文摘要
本發明公開了一種數字水印處理系統、數字水印嵌入和檢測方法及裝置，根據原始多媒體幀的幀序號信息確定第一輔助信息，根據第一輔助信息在所述原始多媒體幀中嵌入數字水印信息，得到嵌入數字水印的多媒體幀。根據嵌入數字水印的多媒體幀的幀序號信息確定第二輔助信息；根據第二輔助信息對所述嵌入數字水印的多媒幀中的數字水印信息進行檢測。從而使得原始多媒體幀中嵌入的數字水印信息與其幀序號相關聯，若多媒體內容的幀間關係遭篡改，則會使原始多媒體幀中嵌入的水印信息改變，在檢測時，可以檢測出幀間關係的篡改。
文檔編號H04N7/16GK101442672SQ20071018773
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月23日 優先權日2007年11月23日
發明者張永平, 韜 郝 申請人:華為技術有限公司