CN100584020C - 数字水印的嵌入、提取认证方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开的一种水印信息的嵌入方法：从采用帧内预测编码的I帧中选择当前I帧，获取所述当前I帧的序号、用户密码、和所述当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差；将所述当前I帧的所述序号、用户密码和所述帧间预测残差经加密处理生成水印信息；将所述水印信息嵌入到所述当前I帧中。此外，本发明实施例还公开了一种水印信息的提取认证方法及装置。本发明实施例充分考虑了视频编码采用帧内预测技术的特点，将帧间预测残差作为水印信息的一部分，嵌入到当前I帧中，能够满足采用帧内预测技术的视频图像的安全要求。同时，由于水印信息嵌入计算只发生在I帧中，计算简单，可高效实现对视频内容的保护。

Description

数字水印的嵌入、提取认证方法及装置

技术领域

本发明涉及一种数字水印技术领域，尤其涉及一种数字水印的嵌入、提取认证方法及装置。

背景技术

数字水印技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体内容中嵌入标识信号，标识信号可以是不可见的，也可以是可见的，通过提取这些标识信号，能够实现对多媒体内容的版权追踪、版权声明和内容防篡改等目的。数字水印技术是信息隐藏技术研究方向的一个重要分支。目前研究主要集中在针对静止图像的数字水印技术领域。

然而近年来，随着数字视频技术的应用越来越广泛，如何保证数字视频在使用中的安全成为限制数字视频技术进一步发展和应用的一大问题。现有技术公开的一种基于数字水印的视频认证方法为：首先在视频认证水印嵌入端，获得视频帧；将其读入后利用自恢复和认证算法保护单帧，然后用均值量化水印嵌入方法将视频帧的序号嵌入到对应的视频帧中，采用信息分散算法保护重要视频帧，将恢复信息嵌入到其它n帧中；在视频认证接收端，利用自恢复和认证算法验证每一帧，并使用均值量化水印提取方法提取出帧的序号信息，从而实现对视频帧内、帧间完整性认证并定位出篡改区域，最后采用信息分散算法恢复丢失的重要视频帧。其中，用均值量化水印嵌入方法嵌入帧序号信息具体为：用均值量化水印嵌入方法将视频帧的序号中的一个比特嵌入到对应的视频帧的每个分块的DCT系数中的直流分量上。

在进行本发明创造过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

本领域技术人员知道，由于视频图像的帧间编码采用了运动估计技术，需要对运动矢量和预测残差进行量化和熵编码，而上述技术并没有考虑视频图像的这个特点，只是简单的将静止图像中的认证水印技术应用到视频图像中，因此，无法满足现有采用帧内预测技术的视频图像的安全要求。

发明内容

本发明一个或多个实施例的目的在于提供一种数字水印的嵌入、提取认证方法及装置，以解决现有技术无法满足采用帧内预测技术的视频图像的安全要求的问题。

本发明实施例提供的一种水印信息的嵌入方法，包括：

从采用帧内预测编码的I帧中选择当前I帧，获取所述当前I帧的序号、用户密码、和所述当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差；

将所述当前I帧的所述序号、用户密码和所述帧间预测残差经加密处理生成水印信息；

将所述水印信息嵌入到所述当前I帧中。

基于上述技术方案，本发明实施例还公开了一种水印信息的提取认证方法，包括：

将接收到的当前I帧的序号、用户密码、和当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差按照与嵌入端相同的加密处理得到水印信息作为第一水印信息；

在所述当前I帧中提取该帧的水印信息作为第二水印信息；

若所述第一水印信息与所述第二水印信息的相关性满足预置的门限值，则所述当前I帧未受到篡改；否则，该帧被篡改。

基于上述技术方案，本发明实施例还公开了一种用于嵌入水印信息的装置，包括：

帧序号提取单元，用于提取当前I帧的序号；

帧用户密码提取单元，用于提取所述当前I帧的用户密码；

帧间预测残差提取单元，用于提取所述当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差；

水印信息生成单元，用于将来自于所述帧序号提取单元的所述当前I帧的序号、所述帧用户密码提取单元的所述当前I帧的用户密码、所述帧间预测残差提取单元的所述帧间预测残差经加密处理生成水印信息；

水印信息嵌入单元，用于将由所述水印信息生成单元生成的水印信息嵌入到所述当前I帧中。

基于上述技术方案，本发明实施例还公开一种用于水印信息的提取认证装置，包括：

第一水印信息生成单元，用于将接收到的当前I帧的序号、用户密码、和当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差按照与嵌入端相同的加密处理生成水印信息作为第一水印信息；

第二水印信息提取单元，用于在所述当前I帧中提取该帧的水印信息作为第二水印信息；

认证单元，用于当来自于所述第一水印信息生成单元的第一水印信息，与来自于所述第二水印信息提取单元的第二水印信息的相关性满足预置的门限值，则所述当前I帧未受到篡改；否则，该帧被篡改。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例充分考虑了视频编码采用帧内预测技术后的特点，将帧间预测残差作为水印信息的一部分，嵌入到当前采用帧内预测编码的I帧中，能够满足采用帧内预测技术的视频图像的安全要求。同时，由于水印信息嵌入计算只发生在I帧中，计算简单，可高效实现对视频内容的保护。

附图说明

图1为本发明水印信息嵌入方法优选实施例的流程框图；

图2为本发明视频编码与水印信息的嵌入过程示意图；

图3为帧内预测方法的流程框图；

图4为现有技术H.264/AVCI帧中4×4块亮度分量预测模式示意图；

图5为本发明水印信息嵌入到I帧内的位置示意图；

图6为本发明帧间预测残差的提取示意图；

图7为本发明水印信息提取认证方法优选实施例的流程框图；

图8为本发明水印信息提取认证方法优选实施例的流程框图

图9为本发明水印信息嵌入装置实施例一的结构示意图；

图10为本发明视频解码与水印信息的提取和认证过程示意图；

图11为本发明水印信息提取认证装置实施例一的结构示意图；

图12为本发明水印信息提取认证装置实施例二的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例的技术方案是：在编码端，将当前I帧的序号信息、用户密码、和当前I帧与所述I帧的前一I帧之间的所有帧的帧间预测残差经过加密处理后作为水印信息被嵌入到I帧中；解码端，在I帧中提取水印信息，并通过与嵌入端相同的运算得到另一个水印信息，计算前后两个水印信息的相关性，得到认证结果，若检测到篡改，则将篡改的区域标识出来。此外，本发明实施例中不仅可以用当前I帧与所述I帧的前一I帧之间的所有帧的帧间预测残差作为水印信息的一部分，优选地，还可直接采用当前I帧与所述I帧的前一I帧之间的所有B帧和P帧的帧间预测残差的量化系数作为水印信息的一部分。下面结合附图对本发明实施例的具体实施方式做进一步的详细阐述。

如图1所示，其为本发明水印信息嵌入方法优选实施例的流程框图，该实施例优选以H.264/AVC为例，说明视频编码与认证水印信息的嵌入过程，为方便理解，同时可结合图2所示的嵌入流程示意图。该实施例将当前I帧的序号、用户密码和当前I帧前的帧间预测残差的量化系数经过处理得到水印信息，然后将所述水印信息嵌入到当前I帧中，该方法包括：

步骤101：提取当前I帧与所述I帧的前一I帧之间的所有B帧和P帧的帧间预测残差的量化系数。其中，所述帧间预测可通过运动估计、运动补偿实现，得到的帧间预测残差再经整数变换及量化后得到所述帧间预测残差的量化系数，由于属于本领域公知常识，因此不再赘述。

步骤102：将所述当前I帧与前一个I帧之间的所有B、P帧的预测残差的量化系数按顺序组合，作为后续水印信息的一个输入。

步骤103～步骤105：获取所述当前I帧的序号及用户密码，将所述帧间预测残差的量化系数与该帧的序号及用户密码通过杂凑函数(Hash函数)计算得到杂凑值，然后将所述杂凑值经压缩得到16bit二进制数据作为水印信息。

其中，所述杂凑函数能够把任意长的输入消息变化成固定长的消息，得到的结果称为该消息的杂凑值。一个安全的杂凑函数应该至少满足以下几个条件：输入长度是任意的；输出长度是固定的，根据目前的计算技术应至少取128bits长，以便抵抗生日攻击；对每一个给定的输入，计算输出即杂凑值是很容易的；给定杂凑函数的描述，找到两个不同的输入消息杂凑到同一个值是计算上不可行的，或给定杂凑函数的描述和一个随机选择的消息，找到另一个与该消息不同的消息使得它们杂凑到同一个值是计算上不可行的。

步骤106：在帧内编码模式下，分别在所述当前I帧中每个宏块中选取16个帧内预测残差的量化系数。

其中，所述每个宏块的帧内预测残差可通过现有技术得到，如图3所示，其为帧内预测方法的流程框图，下面以常用的H.264/AVCI帧中4×4块亮度分量为例说明一下帧内预测的具体方法：

步骤301：取与所述H.264/AVCI帧中4×4块亮度分量所对应的9种预测模式，所述预测模式的种类如图4所示，其中，第二种模式(即mode2)为DC预测模式(即直流分量预测模式)，由于为公式形式因此图中未标注。依次使用所述9种预测模式，选取相应宏块中相邻像素点分别进行9种模式的预测，得到9个预测结果。

步骤302：通过判决函数判断这9个预测结果的优劣，得到9个判断结果，从所述判断结果中选取与当前宏块的实际值最接近的结果，作为当前宏块的预测值。其中，所述判决函数优选采用绝对误差和准则(Sum of AbsoluteDifference，SAD)，例如式(1)。

$\mathrm{SAD}=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}|f_k(m,n)-f_{k-1}(m,n)|---\left(1\right)$

步骤303：计算所述当前宏块的实际值与该宏块的预测值的差值，得到的结果为当前I帧中该宏块的帧内预测残差。

依此类推，可按照上述帧内预测的方法得到所述当前I帧内每个宏块的帧内预测残差。然后再分别对所述当前I帧中每个宏块的帧内预测残差进行整数变换，得到系数，然后对所述系数进行量化，得到每个宏块的帧内预测残差的量化系数。其中，由于所述整数变换及量化方法属于本领域公知常识，在此不再赘述。

需要说明的是，上述帧内预测的方法只是针对H.264/AVCI帧的优选实施例，其中，所述帧内预测可根据不同的标准帧，选取与该帧对应的模式进行帧内预测，所述标准包括H.264/AVC以及国内的AVS等。由于都属于现有技术，因此这里不再赘述。

步骤107：将上述步骤103中得到的所述16bit的二进制水印信息分别嵌入到每个宏块中所选的量化系数中，得到含水印信息的量化系数。

其中，所述水印信息的嵌入位置可根据实际情况决定，例如，可按照如图5所示的位置嵌入。

优选地，所述嵌入具体为用水印信息替换量化系数中的最低有效位，其中，每个量化系数嵌入1bit水印信息。同时，所述含水印信息的量化系数可通过下述计算式(2)得到，其中，设水印信息为w，选取的16个预测残差的量化系数为F，含水印信息的量化系数为F_w，量化步长为Q。在该实施例中以H.264为例，所述量化步长Q为H.264中色差信号量化矩阵。

$F_w=\left\{\begin{array}{cc}F+\mathrm{sgn}(M/Q-F)& \mathrm{ifLSB}\left(F\right)\≠w\\ F& \mathrm{ifLSB}\left(F\right)=w\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中， $\mathrm{sgn}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& x\&GreaterEqual;0\\ -1& x<0\end{array}\right.---\left(3\right)$

LSB(x)＝x mod 2                                (4)

步骤108：取与所述含水印信息的量化系数对应的预测模式，对所述预测模式及所述含水印信息的量化系数进行扫描和熵编码，得到含水印信息的I帧码流。

上述实施例将当前I帧与前一个I帧之间的B、P帧的帧间预测量化系数也嵌入到当前I帧中，能够满足采用帧内预测技术的视频图像的安全要求。同时，由于水印信息被嵌入到每个宏块的帧内预测残差的量化系数中，能够认证每个宏块的内容，因而可将篡改的定位精确到宏块级，具有较高的篡改定位精度。此外，上述实施例由于将所述当前I帧与前一I帧之间的B、P帧的帧间预测残差按顺序组合，并与所述当前I帧的序号一起作为水印信息的一部分嵌入到该I帧中，因此可有效的防止对视频的时间顺序的攻击，对所有帧内编码帧和帧间编码帧提供了有效的保护。

优选地，上述实施例可以将水印信息嵌入到所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数中，其实现步骤与上述实施例步骤大致相同，只需对其中的个别步骤进行改进，需改进的步骤具体为：

在上述实施例步骤106中，提取所述当前I帧的某个色差信号中每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数，每个宏块中选取16个。

其中，可通过分别对所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差进行整数变换，得到中频系数，然后对所述中频系数进行量化，得到每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数。

在上述实施例的步骤107中，将上述步骤103中得到的所述16bit的二进制水印信息分别嵌入到每个宏块的中频量化系数中，得到含水印信息的中频量化系数。

该实施例在上述实施例的基础上将水印信息嵌入到色差信号的中频分量上，不仅能够达到上述实施例的效果，而且还能够降低水印信息对原始视频的视觉影响，在保护视频内容的同时，保证了含水印信息的视频图像的高保真度。

需要注意的是，如图6所示，设当前帧F_n的前一帧为F_n-12，所述I帧与前一I帧之间的B、P帧与所述前一帧F_n-12组成一个编码组，而这些B、P帧参与计算得到的水印信息将被嵌入到所述F_n帧中。

如图7所示，其为本发明水印信息提取认证方法优选实施例的流程框图。该实施例同样优选以H.264/AVC为例，说明视频解码与认证水印信息的提取和认证过程，为方便理解，同时可结合图8所示的嵌入流程示意图。该实施例在I帧中提取水印信息，并通过与嵌入端相同的运算得到另一个水印信息，计算前后两个水印信息的相关值，得到认证结果，若检测到篡改，则将篡改的区域标识出来。该方法按以下步骤进行：

步骤701～步骤703：对接收到的当前I帧进行熵解码，分别获取所述当前I帧中每个宏块的帧内预测残差的量化系数、以及所述当前I帧中每个宏块的帧间预测残差的量化系数。

步骤704～步骤707：将所述帧间预测残差的量化系数逆扫描后，按照与嵌入时所述当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差的量化系数的组合顺序将所述帧间预测残差的量化系数组合后，与所述当前I帧的序号及用户密码一起，通过杂凑函数(Hash函数)计算得到杂凑值，然后将所述杂凑值经压缩得到16bit的二进制数据作为第一水印信息。

步骤708～步骤709：将所述帧内预测残差的量化系数逆扫描后，分别从每个宏块中的16个帧内预测残差的量化系数中提取与嵌入时嵌入位置相同的帧内预测残差的量化系数，得到的16个比特信息作为第二水印信息。例如，如果嵌入端将水印信息嵌入到每个宏块中的16个帧内预测残差的量化系数中的最低位时，则在该步骤中，提取所述每个宏块中16个帧内预测残差的量化系数中的最低位，即为第二水印信息。

步骤710～步骤711：计算同一宏块的所述第一水印信息与所述第二水印信息的相关值，得到相关结果。判断所述相关结果是否大于等于预置的门限值，若是，则该宏块未受到篡改；否则，该宏块被篡改了，则执行步骤712。

步骤712：在视频显示时将所述当前I帧以及与该I帧前一帧之间的B、P帧中的认为被篡改的宏块中的像素全部改为255，以标识篡改区域。

上述实施例，由于水印信息被嵌入到每个宏块的帧内预测残差中，能够认证每个宏块的内容，因而可将篡改的定位精确到宏块级，具有较高的篡改定位精度。此外，上述实施例由于所述当前I帧的B、P帧的帧间预测残差是按顺序组合的，并与所述当前I帧的序号一起作为水印信息的一部分嵌入到该I帧中，因此可有效的防止对视频的时间顺序的攻击，对所有帧内编码帧和帧间编码帧提供了有效的保护。同时，上述实施例将水印信息的提取认证与所述视频解码器结合，实现简单，具有广泛的应用前景。

此外，如果在嵌入端，将水印信息嵌入到所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数中，那么相应地在上述的提取过程的步骤702中，在对当前I帧进行熵解码后，获取所述当前I帧相应色差信号中每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数。在上述提取过程的步骤709中，从所述当前I帧相应色差信号中每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数中的相同位置上获取第二水印信息。

该实施例在上述实施例的基础上对当前I帧的色差信号的帧内预测残差中频量化系数进行提取认证，不仅能够达到上述实施例的效果，而且还能够降低水印信息对原始视频的视觉影响，在保护视频内容的同时，保证了含水印信息的视频图像的高保真度。

除此之外，上述提取认证的两个实施例对于认为篡改的宏块，其标识的方式并不限于上述一种将该宏块的像素全部改为255，只要能够标识出该宏块为被篡改的，其宏块的更改及显示形式都在本发明的保护范围内。此外，该发明实施例中提出的将水印信号嵌入I帧的帧内预测残差中的思想，除了适用于视频编码标准，也同样适用于采用帧内预测技术的静止图像编码标准。

基于上述技术方案，本发明实施例还公开了一种用于嵌入水印信息的装置，如图9所示，其为本发明水印信息嵌入装置实施例一的结构示意图，所述装置包括：帧序号提取单元901、帧用户密码提取单元902、帧间预测残差提取单元903、水印信息生成单元904、水印信息嵌入单元905，其中，

所述帧序号提取单元901，用于提取当前I帧的序号，并将所述序号发送至所述水印信息生成单元904；

所述帧用户密码提取单元902，用于提取所述当前I帧的用户密码，并将所述用户密码发送至所述水印信息生成单元904；

所述帧间预测残差提取单元903，用于提取当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差，并发送至所述水印信息生成单元904；

所述水印信息生成单元904，用于将所述帧序号提取单元901发来的所述当前I帧的序号、所述帧用户密码提取单元902发来的所述当前I帧的用户密码、以及所述帧间预测残差提取单元903发来的所述帧间预测残差经加密处理后，生成水印信息，并将该生成结果发送至所述水印信息嵌入单元905；

所述水印信息嵌入单元905，用于将由所述水印信息生成单元904生成的所述水印信息嵌入到所述当前I帧中。

上述实施例所述水印信息嵌入单元905将I帧与所述I帧前一个I帧之间的帧间预测残差作为水印信息的一部分嵌入到当前I帧中，能够满足采用帧内预测技术的视频图像的安全要求。同时，由于水印信息嵌入计算只发生在I帧中，计算简单，可高效实现对视频内容的保护。

与此同时，本发明实施例还公开了一种用于嵌入水印信息的装置，如图10所示，其为本发明水印信息嵌入装置实施例二的结构示意图，所述装置包括：帧序号提取单元901、帧用户密码提取单元902、帧间预测残差的量化系数提取单元903、水印信息生成单元904、水印信息嵌入单元905、帧内预测残差的量化系数提取单元1006、色差信号提取单元1007，其中，

所述帧序号提取单元901，用于提取当前I帧的序号，并将所述序号发送至所述水印信息生成单元904；

所述帧用户密码提取单元902，用于提取所述当前I帧的用户密码，并将所述用户密码发送至所述水印信息生成单元904；

所述帧间预测残差的量化系数提取单元903，用于提取所述当前I帧与前一个I帧之间的B、P帧的帧间预测残差的量化系数，并发送至所述水印信息生成单元904；

所述水印信息生成单元904，用于将所述帧序号提取单元901发来的所述当前I帧的序号、所述帧用户密码提取单元902发来的所述当前I帧的用户密码、以及所述帧间预测残差的量化系数提取单元903发来的所述帧间预测残差的量化系数经加密处理后，生成水印信息，并将该生成结果发送至所述水印信息嵌入单元905；

所述色差信号提取单元1007，用于提取所述当前I帧中色差信号的所有宏块，并发送提取指令给所述帧内预测残差的量化系数提取单元1006；

所述帧内预测残差的量化系数提取单元1006，用于在收到所述色差信号提取单元1007的提取指令后，提取所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的量化系数，并向所述水印信息嵌入单元905发送嵌入指令。

所述水印信息嵌入单元905，用于在收到所述帧内预测残差的量化系数提取单元1006的嵌入指令后，将来自于所述水印信息生成单元904的所述水印信息嵌入到所述当前I帧色差信号的每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数中。

其中优选地，所述帧内预测残差的量化系数提取单元1006可提取所述每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数；相应地，所述水印信息嵌入单元905则将所述水印信息嵌入到所述每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数中。

该实施例在上述水印信息嵌入装置实施例一的基础上还增加了色差信号提取单元1007和帧内预测残差的量化系数提取单元1006，其目的是为了将水印信息嵌入到当前I帧中色差信号宏块的中频分量上，不仅能够达到上述实施例的效果，而且还能够降低水印信息对原始视频的视觉影响，在保护视频内容的同时，保证了含水印信息的视频图像的高保真度。同时，由于水印信息被嵌入到每个宏块的帧内预测残差量化系数中，能够认证每个宏块的内容，因而可将篡改的定位精确到宏块级，具有较高的篡改定位精度。

基于上述技术方案，本发明实施例还公开了一种用于水印信息的提取认证装置，如图11所示，其为本发明水印信息提取认证装置实施例一的结构示意图，所述装置包括：第一水印信息生成单元1101、第二水印信息提取单元1102、认证单元1103，其中，

所述第一水印信息生成单元1101，用于将接收到的当前I帧的序号、用户密码、和当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差按照与嵌入端相同的加密处理生成水印信息后，将该水印信息作为第一水印信息发至所述认证单元1103；其中，所述当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差可在视频解码器将所述当前I帧熵解码后得到的信息中进行提取。

所述第二水印信息提取单元1102，用于在所述当前I帧中提取该帧的水印信息后，将所述水印信息作为第二水印信息发至所述认证单元1103；

所述认证单元1103，用于当所述第一水印信息与所述第二水印信息的相关性满足预置的门限值，则所述当前I帧未受到篡改；否则，该帧被篡改。

上述实施例将I帧与该帧的前一个I帧之间的帧间预测残差作为水印信息的一部分，参与水印信息的认证，能够满足采用帧间预测技术的视频图像的安全要求。与此同时，本发明实施例还公开了一种用于水印信息的提取认证装置，如图12所示，其为本发明水印信息提取认证装置实施例二的结构示意图，所述装置包括：第一水印信息生成单元1101、第二水印信息提取单元1102、认证单元1103、色差信号提取单元1204、帧内预测残差的量化系数提取单元1205，其中，

所述第一水印信息生成单元1101，用于将接收到的当前I帧的序号、用户密码、和当前I帧与前一个I帧之间的B、P帧的帧间预测残差按照与嵌入端相同的加密处理生成水印信息后，将该水印信息作为第一水印信息发至所述认证单元1103；其中，所述当前I帧与前一个I帧之间的所述B、P帧的帧间预测残差可在视频解码器将所述当前I帧解码后得到的信息中进行提取。

所述色差信号提取单元1204，用于提取所述当前I帧中色差信号的所有宏块，并发送提取指令给所述帧内预测残差的量化系数提取单元1205。

所述帧内预测残差的量化系数提取单元1205，用于在收到所述提取单元1204的提取指令后，提取所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的量化系数，并在提取后指令所述第二水印信息提取单元1102执行第二水印信息的提取功能。

所述第二水印信息提取单元1102，用于在收到来自于所述帧内预测残差的量化系数提取单元1205的指令后，从所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的量化系数中提取该帧的水印信息，并将所述水印信息作为第二水印信息发至所述认证单元1103；

所述认证单元1103，用于当所述第一水印信息与所述第二水印信息的相关性满足预置的门限值，则所述当前I帧未受到篡改；否则，该帧被篡改。

其中，需要说明的是，本实施例中所述第二水印信息应当从所述当前I帧中水印信息嵌入的位置处提取，例如当所述当前I帧的水印信息被嵌入到该帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数中时，则在提取第二水印信息时，所述第二水印信息提取单元1102将从所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数中提取该帧的水印信息，以作为第二水印信息。

该实施例在上述水印信息提取认证装置实施例一的基础上还增加了色差信号提取单元1204和帧内预测残差的量化系数提取单元1205，其目的是可对将水印信息嵌入到当前I帧中色差信号的每个宏块的中频分量上的帧信息进行认证，不仅能够达到上述水印信息提取认证装置实施例一的效果，而且还能够降低水印信息对原始视频的视觉影响，在保护视频内容的同时，保证了含水印信息的视频图像的高保真度。同时，由于水印信息被嵌入到每个宏块的帧内预测残差量化系数中，能够认证每个宏块的内容，因而可将篡改的定位精确到宏块级，具有较高的篡改定位精度。同时，上述实施例将水印信息的提取认证与所述视频解码器结合，实现简单，具有广泛的应用前景。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种水印信息的嵌入方法，其特征在于，包括：

从采用帧内预测编码的I帧中选择当前I帧，获取所述当前I帧的序号、用户密码、和所述当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差；

将所述当前I帧的所述序号、用户密码和所述帧间预测残差经加密处理生成水印信息；

将所述水印信息嵌入到所述当前I帧中。

2、如权利要求1所述的水印信息嵌入方法，其特征在于，将水印信息嵌入到所述当前I帧中具体为：

将所述水印信息嵌入到所述当前I帧中每个宏块的帧内预测残差的量化系数中。

3、如权利要求2所述的水印信息嵌入方法，其特征在于，所述当前I帧中每个宏块的帧内预测残差的量化系数具体为：

所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数。

4、一种水印信息的提取认证方法，其特征在于，包括：

将接收到的当前I帧的序号、用户密码、和当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差按照与水印嵌入端相同的加密处理得到水印信息作为第一水印信息；

在所述当前I帧中提取该帧的水印信息作为第二水印信息；

比较所述第一水印信息与所述第二水印信息，若所述第一水印信息与所述第二水印信息的相关性满足预置的门限值，则所述当前I帧未受到篡改；否则，该帧被篡改。

5、如权利要求4所述的水印信息提取认证方法，其特征在于，所述提取具体为：

从所述当前I帧中每个宏块的帧内预测残差的量化系数中提取。

6、如权利要求5所述的水印信息提取认证方法，其特征在于，所述当前I帧中每个宏块宏块的帧内预测残差的量化系数具体为：

所述当前I帧中色差信号的每个宏块的帧内预测残差的中频量化系数。

7、一种用于嵌入水印信息的装置，其特征在于，包括：

帧序号提取单元，用于提取当前I帧的序号；

帧用户密码提取单元，用于提取所述当前I帧的用户密码；

帧间预测残差提取单元，用于提取所述当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差；

水印信息生成单元，用于将来自于所述帧序号提取单元的所述当前I帧的序号、所述帧用户密码提取单元的所述当前I帧的用户密码、所述帧间预测残差提取单元的所述帧间预测残差经加密处理生成水印信息；

水印信息嵌入单元，用于将由所述水印信息生成单元生成的水印信息嵌入到所述当前I帧中。

8、如权利要求7所述的用于嵌入水印信息的装置，其特征在于，还包括：

帧内预测残差的量化系数提取单元，用于提取所述当前I帧中每个宏块的帧内预测残差的量化系数，并指令所述水印信息嵌入单元将所述水印信息嵌入至所述当前I帧中所述宏块的帧内预测残差的量化系数中。

9、如权利要求8所述的用于嵌入水印信息的装置，其特征在于，还包括：

色差信号提取单元，用于提取所述当前I帧中色差信号的所有宏块，并指令所述帧内预测残差的量化系数提取单元提取所述色差信号中每个宏块的帧内预测残差的量化系数。

10、一种用于水印信息的提取认证装置，其特征在于，包括：

第一水印信息生成单元，用于将接收到的当前I帧的序号、用户密码、和当前I帧与前一个I帧之间的帧间预测残差按照与水印嵌入端相同的加密处理生成水印信息作为第一水印信息；

第二水印信息提取单元，用于在所述当前I帧中提取该帧的水印信息作为第二水印信息；

认证单元，用于接收所述第一水印信息生成单元的第一水印信息，接收所述第二水印信息提取单元的第二水印信息，比较所述第一水印信息与所述第二水印信息，当第一水印信息与所述第二水印信息的相关性满足预置的门限值，则所述当前I帧未受到篡改；否则，该帧被篡改。

11、如权利要求10所述的用于水印信息的提取认证装置，其特征在于，还包括：

帧内预测残差的量化系数提取单元，用于提取所述当前I帧中每个宏块的帧内预测残差的量化系数，并指令所述第二水印信息提取单元从所述当前I帧中每个宏块的帧内预测残差的量化系数中提取所述第二水印信息。

12、如权利要求11所述的用于水印信息的提取认证装置，其特征在于，还包括：

色差信号提取单元，用于提取所述当前I帧中色差信号的所有宏块，并指令所述帧内预测残差的量化系数提取单元从所述色差信号中提取每个宏块的帧内预测残差的量化系数。

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