一種基於水印技術cmmb播放系統入侵檢測系統及方法
2023-09-22 11:21:50
專利名稱：一種基於水印技術cmmb播放系統入侵檢測系統及方法
技術領域：
本發明涉及CMMB視頻廣播信息的檢測應用領域，尤其涉及基於水印技術的CMMB廣播檢測系統及方法。
背景技術：
數字水印技術其實是一種信息隱藏技術，它的基本思想源於古代的密寫術。視頻水印是指將與多媒體內容相關或不相關的一些標誌信息直接嵌入多媒體內容當中，但不影響原內容的使用價值，並不容易被人的視覺系統察覺或注意到，只有通過專用的水印檢測器才可以監測出隱藏的數字水印信息。其具有魯棒性、安全性、透明性等特徵。根據視頻水印技術的不同研究領域和不同應用環境，可以有多種不同的分類方法。例如按照水印在不同變換域的研究，可以分為時域水印和頻域水印等。而根據視頻數據是否被壓縮處理，可以分為壓縮域與非壓縮域的視頻水印。 水印信息由原始水印圖像變換後形成，經過水印編碼器將水印信號嵌入到視頻數據流當中，在嵌入水印之前，可以先對水印信息進行擾亂、加密處理，以便每次加入的水印信息都不盡相同；在傳輸過程中，嵌入水印的視頻數據流可能會遭受到各種針對視頻內容的攻擊，同時由於無線傳輸的特點，會發生衰落、多徑幹擾、都卜勒頻移等影響接受信號質量的狀況；在接收端，水印解碼器先通過相應的水印提取算法將水印提取出來，然後根據密鑰對提取到得水印信息進行解密等相應處理，並使用歸一化相關係數的數學模型來判定提取出的視頻水印與原始嵌入水印的相關性。CMMB是我國推出的無線視頻廣播技術，在我國的發展已經初具規模。由於無線傳播的特點，在傳播過程中不僅容易受到各種幹擾，而且更容易受到各種攻擊。據報導，我國的鑫諾衛星曾多次受到法輪功等敵對勢力的攻擊，利用我國衛星進行反動宣傳，對我國的衛星信息傳輸、遠程教育、電視廣播等造成嚴重影響，影響國家、社會的安定，在國際上損害中國的形象，也影響人民的正常生活。因此，必須採取必要的技術措施，遏制攻擊行為。此夕卜，若使用無線傳輸方式，則可以隨時隨地的通過無線發射器發射信息，屏蔽真正從基站發來的視頻信息，一旦被不法分子破解信息，或是搶佔基站等設施，則會嚴重影響正常信息的通訊，這為一些不法分子從事違法活動創造了契機。然而國內目前制定的關於CMMB的標準中，沒有包含基於水印技術的CMMB安全方面的內容，及其安全機制來實現安全監測。因此.發展對數位電視播出質量、傳輸質量和播出內容進行準確、快速的自動監測技術成為廣播電視監測業務的當務之急。實現對數字廣播視頻技術安全監測的同時，應儘可能不影響視頻圖像的質量或將這種影響降低到最小。同時要考慮到監測系統應簡單易行，而且成本要小，因為以後可能將在全國範圍內進行大量的部署，成本過高將抑制其發展。監測系統還應有實時性，即隨時都可以用來監測所發送的內容是否合法。廣播電視監測工作在保障安全播出、加強政府管理、促進事業產業發展中發揮越來越重要的作用。因此建立一套基於水印技術的CMMB安全監測系統平臺，實現對CMMB視頻內容的安全監測是十分必要的。
發明內容
本發明針對上述問題，為解決CMMB信息安全有效的傳輸，設計了一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測方法和系統。首先在CMMB發射模塊方面，要實現水印嵌入技術的實現。水印的嵌入技術要求做到嵌入算法簡單、複雜度低，同時水印的嵌入不應該對視頻質量產生明顯的影響。在水印嵌入之前，對水印進行一些簡單的處理，如對水印信息進行加密等，可以使水印信息在安全方面更加可靠，而且在傳輸過程中對於各種有意或無意的攻擊有更強的適應能力。在接收測所作的工作與發射模塊所作的工作正好相反，要進行水印的提取工作，對提出的水印信息解密並與原水印信息進行比對分析。如果沒有監測到水印信息，則LED等亮起同時發出報警聲音；若監測到水印信息，則對水印信息的完整新及可恢復性等進行分析，如果水印受到連續的嚴重攻擊，發出報警信號。此外還要選擇合適的評估規則，對水印的性能的好壞進行評估，對水印的評估監測一般包括兩個方面的內容，對疊加水印後的視覺質量優劣進行評測，以及對水印魯棒性的評測。根據上述要求，一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測方法，步驟如下
步驟I、嵌入水印CMMB廣播信息數據變換到變換域，將水印嵌入CMMB廣播信息中； 步驟2、發送信息將嵌入水印的CMMB廣播信息通過CMMB發射系統處理後發送；
步驟3、信息接收CMMB接收端接收到發射端的廣播信息，處理後提取CMMB廣播信息和
水印信息；
步驟4、水印檢測將步驟3提取的水印信息與約定的水印進行對比監測，如果沒有監測到水印或監測到的水印有誤，觸發報警。上述方法，只是簡單的實現了水印檢測技術，但從安全性來說，由於無線信息傳輸的開放性，很容易被截獲並破解。因此需要使用更加安全的加密技術，對信息進一步加密。由此設計了具有加密技術的一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測方法，步驟如下
步驟I、嵌入水印CMMB廣播信息數據變換到變換域，將水印嵌入CMMB廣播信息中；步驟2、水印ID加密將步驟I中的水印通過哈希函數運算，生成ID，採用對稱加密算法對ID進行加密，生成加密ID ；
步驟3、密鑰加密將步驟2中對稱加密的對稱密鑰採用橢圓算法進行加密，即對應每個CMMB接收端設置有一個私鑰，採用與各個接收端的私鑰相對應的公鑰把對稱密鑰進行加密，每個接收端對應有一個加密對稱密鑰，多個組成加密對稱密鑰組，然後將生成的加密對稱密鑰組和步驟2中的加密ID打包成一組數據，稱作水印密鑰包；
步驟4、發送信息將嵌入水印的CMMB廣播信息通過CMMB發射系統處理後發送，同時將水印密鑰包也向外發送；
步驟5、信息接收CMMB接收端接收到發射端的信息，掃描後將分流出帶水印的CMMB廣播信息和水印密鑰包，將水印從CMMB信息中提取出來；
步驟6、水印檢測將步驟5中的接收到的水印密鑰包，提取出加密ID和加密對稱密鑰組，用接收端唯一的私鑰對加密對稱密鑰組進行解密，解密出該接收端唯一對應能解開的加密對稱密鑰，獲得對稱密鑰；用對稱密匙對加密ID進行解密，獲得原ID ;將步驟5中提取的水印用哈希函數運算生成對比ID，將解密獲得的ID和對比ID進行比對，檢測是否一致，如果檢測到有誤，或沒有檢測到ID，觸發報警。對於每個CMMB接收端，配有唯一私鑰，解密出其對應的公鑰的加密信息。對水印進行運算的哈希函數，可以是密鑰池中的選取的同一哈希函數，或者是密鑰池中隨機選取的哈希函數。而採用的水印也可以是同一水印，或者採用實時變化的水印，不斷進行更換。一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測系統，包含有現有CMMB廣播系統的發射端和接受端，另外還包括以下模塊 水印嵌入模塊，用於將水印嵌入到原始的CBBM廣播信息中；
水印加密嵌模塊，用於對水印進行哈希函數運算，進行對稱加密和SSH加密；
水印信息解密模塊，用於提取接收的加密信息的ID，並與接收到的水印信息運算後生成的對比ID進行比對，檢測信息；
報警模塊，用於沒有監測到水印或監測到的水印有誤觸發的報警；
視頻質量監測裝置，用於隨時監測水印嵌入CMMB信息對視頻質量的影響。本發明設計了一種有效的CMMB信息入侵檢測方法和系統，採用水印信息對CMMB信息進行加密，具有隱蔽性、魯棒性和密匙的唯一性特點，能有效的保證入侵檢測的可靠性，能夠實現對CMMB廣播內容實行跟蹤認證，及時發現違法插播、亂播現象，並發出報警。系統簡單易行，價格低廉，便於推廣。同時採用雙頻道發射數據，進行快速檢測，保證數據的實時性，不影響視頻圖像質量，具有實用性。實現對CMMB的安全監測，監測廣播頻段內是否有非法電臺以及是否有不法分子偽造視頻信息或者修改原視頻信息，同時對監測到得信息及時進行反饋。確保CMMB廣播視頻有一個安全、健康、穩定的播出平臺，為廣大人民群眾提供優質的視頻信息，促進社會文化發展、繁榮。
圖I為CMMB安全監測系統結構 圖2為CMMB安全監測流程 圖3為發射端原理 圖4為接收端原理圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例和說明書附圖對本發明作進一步說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。實施例一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測方法，步驟如下
步驟I、嵌入水印CMMB廣播信息數據變換到變換域，將水印嵌入CMMB廣播信息中； 步驟2、發送信息將嵌入水印的CMMB廣播信息通過CMMB發射系統處理後發送；
步驟3、信息接收CMMB接收端接收到發射端的廣播信息，處理後提取CMMB廣播信息和水印信息；
步驟4、水印檢測將步驟3提取的水印信息與約定的水印進行對比監測，如果沒有監測到水印或監測到的水印有誤，觸發報警。
上述方法，只是簡單的實現了水印檢測技術，但從安全性來說，由於無線信息傳輸的開放性，很容易被截獲並破解。因此需要使用更加安全的加密技術，對信息進一步加密。由此設計了具有加密技術的一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測方法，步驟如下
步驟I、嵌入水印CMMB廣播信息數據變換到變換域，將水印嵌入CMMB廣播信息中；步驟2、水印ID加密將步驟I中的水印通過哈希函數運算，生成ID，採用對稱加密算法對ID進行加密，生成加密ID ；
步驟3、密鑰加密將步驟2中對稱加密的對稱密鑰採用橢圓算法進行加密，即對應每個CMMB接收端設置有一個私鑰，採用與各個接收端的私鑰相對應的公鑰把對稱密鑰進行加密，每個接收端對應有一個加密對稱密鑰，多個組成加密對稱密鑰組，然後將生成的加密對稱密鑰組和步驟2中的加密ID打包成一組數據，稱作水印密鑰包；步驟4、發送信息將嵌入水印的CMMB廣播信息通過CMMB發射系統處理後發送，同時將水印密鑰包也向外發送；
步驟5、信息接收CMMB接收端接收到發射端的信息，掃描後將分流出帶水印的CMMB廣 播信息和水印密鑰包，將水印從CMMB信息中提取出來；
步驟6、水印檢測將步驟5中的接收到的水印密鑰包，提取出加密ID和加密對稱密鑰組，用接收端唯一的私鑰對加密對稱密鑰組進行解密，解密出該接收端唯一對應能解開的加密對稱密鑰，獲得對稱密鑰；用對稱密匙對加密ID進行解密，獲得原ID ;將步驟5中提取的水印用哈希函數運算生成對比ID，將解密獲得的ID和對比ID進行比對，檢測是否一致，如果檢測到有誤，或沒有檢測到ID，觸發報警。對於每個CMMB接收端，配有唯一私鑰，解密出其對應的公鑰的加密信息。對水印進行運算的哈希函數，可以是密鑰池中的選取的同一哈希函數，或者是密鑰池中隨機選取的哈希函數。而採用的水印也可以是同一水印，或者採用實時變化的水印，不斷進行更換。一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測系統，包含有現有CMMB廣播系統的發射端和接受端，另外還包括以下模塊
水印嵌入模塊，用於將水印嵌入到原始的CBBM廣播信息中；
水印加密嵌模塊，用於對水印進行哈希函數運算，進行對稱加密和SSH加密；
水印信息解密模塊，用於提取接收的加密信息的ID，並與接收到的水印信息運算後生成的對比ID進行比對，檢測信息；
報警模塊，用於沒有監測到水印或監測到的水印有誤觸發的報警；
視頻質量監測裝置，用於隨時監測水印嵌入CMMB信息對視頻質量的影響。從圖I和圖2可知該系統首先將原始CMMB視頻與經過預處理的水印信息輸入到水印編碼器進行水印嵌入處理，然後進行基帶的RS編碼和OFDM調製處理，將經過基帶處理的信號映射為射頻信號，通過上行廣播信道和上行分發信道發往CMMB同步衛星。在接收端將經過地面增補轉發網接受到得信號先進行射頻到基帶的轉換，然後進行基帶處理，RS解碼/OFDM解調等，最後將得到的信息進行小波變換，監測是否含有水印及所含水印與原始水印的相關性，若沒有檢測到水印或所監測水印與原始水印的相關性低於閥值，則發出報警，並通過網絡告知工作人員。該系統是基於視頻數字水印技術提出的。水印嵌入先將水印圖像作時域上的變換，目的是對水印信息進行亂序，達到加密的效果。採用基於Arnold變換的圖像置亂技術
權利要求
1.一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測方法，其特徵在於所述方法步驟如下 步驟I、嵌入水印CMMB廣播信息數據變換到變換域，將水印嵌入CMMB廣播信息中； 步驟2、發送信息將嵌入水印的CMMB廣播信息通過CMMB發射系統處理後發送； 步驟3、信息接收CMMB接收端接收到發射端的廣播信息，處理後提取CMMB廣播信息和水印信息； 步驟4、水印檢測將步驟3提取的水印信息與約定的水印進行對比監測，如果沒有監測到水印或監測到的水印有誤，觸發報警。
2.一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測方法，其特徵在於所述方法步驟如下 步驟I、嵌入水印CMMB廣播信息數據變換到變換域，將水印嵌入CMMB廣播信息中； 步驟2、水印ID加密將步驟I中的水印通過哈希函數運算，生成ID，採用對稱加密算法對ID進行加密，生成加密ID ； 步驟3、密鑰加密將步驟2中對稱加密的對稱密鑰採用橢圓算法進行加密，即對應每個CMMB接收端設置有一個私鑰，採用與各個接收端的私鑰相對應的公鑰把對稱密鑰進行加密，每個接收端對應有一個加密對稱密鑰，多個組成加密對稱密鑰組，然後將生成的加密對稱密鑰組和步驟2中的加密ID打包成一組數據，稱作水印密鑰包； 步驟4、發送信息將嵌入水印的CMMB廣播信息通過CMMB發射系統處理後發送，同時將水印密鑰包也向外發送； 步驟5、信息接收CMMB接收端接收到發射端的信息，掃描後將分流出帶水印的CMMB廣播信息和水印密鑰包，將水印從CMMB信息中提取出來； 步驟6、水印檢測將步驟5中的接收到的水印密鑰包，提取出加密ID和加密對稱密鑰組，用接收端唯一的私鑰對加密對稱密鑰組進行解密，解密出該接收端唯一對應能解開的加密對稱密鑰，獲得對稱密鑰；用對稱密匙對加密ID進行解密，獲得原ID ;將步驟5中提取的水印用哈希函數運算生成對比ID，將解密獲得的ID和對比ID進行比對，檢測是否一致，如果檢測到有誤，或沒有檢測到ID，觸發報警。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於對於每個CMMB接收端，配有唯一私鑰，解密出其對應的公鑰的加密信息。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的哈希函數是密鑰池中的選取的同一哈希函數，或者是密鑰池中隨機選取的哈希函數。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的水印可以是同一水印，或者採用實時變化的水印。
6.一種基於水印技術CMMB播放系統入侵檢測系統,其特徵在於包括 水印嵌入模塊，用於將水印嵌入到原始的CBBM廣播信息中； 水印加密嵌模塊，用於對水印進行哈希函數運算，進行對稱加密和SSH加密； 水印信息解密模塊，用於提取接收的加密信息的ID，並與接收到的水印信息運算後生成的對比ID進行比對，檢測信息； 報警模塊，用於沒有監測到水印或監測到的水印有誤觸發的報警； 視頻質量監測裝置，用於隨時監測水印嵌入CMMB信息對視頻質量的影響。
全文摘要
本發明涉及CMMB視頻廣播信息的檢測應用領域，尤其涉及基於水印技術的CMMB廣播檢測系統級方法。步驟如下步驟1、嵌入水印CMMB廣播信息數據變換到變換域，將水印嵌入CMMB廣播信息中；步驟2、發送信息將嵌入水印的CMMB廣播信息通過CMMB發射系統處理後發送；步驟3、信息接收CMMB接收端接收到發射端的廣播信息，處理後提取CMMB廣播信息和水印信息；步驟4、水印檢測將步驟3提取的水印信息與約定的水印進行對比監測，如果沒有監測到水印或監測到的水印有誤，觸發報警。採用水印信息對CMMB信息進行加密，具有隱蔽性、魯棒性和密匙的唯一性特點，能有效的保證入侵檢測的可靠性，能夠實現對CMMB廣播內容實行跟蹤認證。
文檔編號H04N21/266GK102843588SQ20121037660
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者金純 申請人:金純