CN101355684A - 图像类数字内容发送、接收方法及其发送器和接收器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像类数字内容的发送方法以及接收方法，其中发送方法包括：基于加密密钥对待发送的数字图像内容进行加密；将所述加密密钥作为水印信息嵌入到加密后的数字图像内容中；发送所述嵌入有水印信息的加密后的数字图像内容。接收方法包括：接收数字图像内容；在接收到的数字图像内容中，提取出包含加密密钥的水印信息；基于提取出的水印信息中包含的加密密钥，对接收到的数字图像内容进行解密。本发明方案将图像加密技术、版权管理思想以及数字水印技术三者有机融合，从而有效的提高了图像类数字业务的通信安全性。

Description

图像类数字内容发送、接收方法及其发送器和接收器

技术领域

本发明涉及图像类数字内容保护技术，尤其涉及一种图像类数字内容的发送及其接收方法，以及一种在图像类数字内容中嵌入、提取水印信息的方法，及其相关的装置。

背景技术

随着移动数字技术的快速发展，侵犯版权、非法转发、假冒伪劣等行为越来越难于控制，移动网络环境下数字内容的安全性也日益凸现出来了。例如，流媒体业务、数字广播手机电视业务都离不开内容保护技术，尤其是目前市场前景大好的图像类移动数字业务，如二维码业务，更是依赖于数字内容保护技术，只有有了更强大更健全的移动网络环境下的内容保护技术，图像类移动数字业务才能顺利展开。

图像类数字内容的安全性包括如下三个方面：

1.图像类数字内容传输过程的保密；

2.对图像类数字内容恶意转发的防范；

3.图像类数字内容的防伪。

目前为了保证图像类数字内容的安全性，采用的技术方案主要有三种，下面分别对其加以描述：

现有技术方案一：

图像加密法，对于图像类数字内容按照某种规则进行加密后传输，保障传输过程的安全。图像加密的方法很多，应用非常广泛。但是图像加密技术仅侧重于传输过程的保密，而没有解决防伪及转发权限管理的问题。

现有技术方案二：

数字版权管理(DRM，Digital Rights Management)保护技术，其原理是基于权限的转发控制。OMA DRM V2.0是由开放式移动体系结构(OMA，OpenMobile Architecture)标准制定的，是最新的比较完善和安全的DRM技术标准。

基本的DRM系统功能体系包括几个实体：DRM客户端、内容发布中心、版权发布中心、认证授权中心。如图1所示，该体系结构能够防范数字内容的恶意转发，其具体流程为：

内容发布中心101下发经过加密的内容源给DRM客户端102。

DRM客户端102向版权发布中心103申请内容源对应的版权对象(RO，Right Object)，同时上传自己的认证机构(CA，Certificate Authority)证书。

版权发布中心103通过认证授权中心104，结合DRM客户端102上传的CA证书，对DRM客户端102的身份进行认证。认证通过后，下发由内容密钥(CEK，Content Encryption Key)和权限信息(Rights)组成的RO对象给DRM客户端102。

DRM客户端102用自己的私钥解密RO，根据其中描述的权限信息属性，决定是否可以打开、或转发接收到的内容源；并获取其中的内容密钥CEK，其中RO对象的获取遵从版权对象获取协议(ROAP，Rights Object AequisitionProtocol)。

如果DRM客户端有打开接收到内容源的权限，则基于获得的CEK解密接收到的内容源，得到解密内容105。

DRM技术在图像类数字内容的保护方面应用广泛，但是DRM技术仅侧重于转发权限管理，而没有解决传输过程保密及防伪的问题。另外在DRM标准中，RO对象是无法自启动的，要求DRM客户端在使用数字内容时必须到公用的版权发布中心去鉴权。虽然这样能对权限控制比较严格，但在移动网络环境下，多个DRM客户端使用时会因为集中鉴权而导致这一过程拥堵。

现有技术方案三：

数字水印技术是指在数字化的数据内容中嵌入不明显的记号，被嵌入的记号通常是不可见或不可察的，但可以通过一些计算操作被检测或提取。

数字水印技术被广泛应用在数字内容的防伪方面，是数字内容保护中一种比较常用的手段。数字水印技术目前已提出了多种不同算法，细节上虽有所不同，但在框架上一般都可分为水印嵌入、水印提取、水印检测三个部分。

水印算法一般有空域算法和频域算法。空域算法是将信息嵌入到随机选择的载体数据中最不重要的位置上；频域算法是指在嵌入水印前先对载体数据进行某种可逆的数字变换，然后通过修改频域的某些系数嵌入水印，再进行逆变换得知水印的信息。

空域算法中应用比较多的最低有效位(LSB，Least Significant Bits)算法如下：

数字图像的每个象素是以多比特的方式构成的，比如在灰度图像中，每个象素通常为8位，每一位的取值为0或1；

每个象素的各个位对图像的贡献是不同的。比如对于8位的灰度图像，随着位平面从低位到高位(即从位平面0到位平面7)，对图像的影响就越来越大。由于低位所代表的能量很少，因此改变低位对图像的质量没有太大的影响；

LSB方法嵌入水印时，是在图像低位隐藏入水印信息。根据嵌入位置密钥在低位选取嵌入点，然后将二值化后的水印信息嵌入，这样能达到对原始图像影响较小的目的；

LSB方法提取水印时，首先根据嵌入位置密钥确定嵌入水印信息的位置，然后提取嵌入位置处的水印值，将提取的二值序列还原即为所加的水印信息。

数字水印技术在图像类数字内容的保护方面应用广泛，但是数字水印技术仅侧重于防伪，而对传输过程保密及转发权限的控制没做考虑。而且传统的LSB水印算法是直接在位图的低位嵌入水印信息，安全性不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种图像类数字内容的发送及其接收方法，以及发送器和接收器，以更为有效的提高图像类数字业务的通信安全性。

相应的，本发明还提出了一种在图像类数字内容中嵌入、提取相关水印信息的方法及其装置。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种图像类数字内容的发送方法，包括步骤：

基于加密密钥对待发送的数字图像内容进行加密；

将所述加密密钥作为水印信息嵌入到加密后的数字图像内容中；

发送所述嵌入有水印信息的加密后的数字图像内容。

通过混沌序列置乱算法对待发送的数字图像内容进行高位置乱处理，实现对待发送的数字图像内容进行加密。

还包括将用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到加密后的数字图像内容中的步骤。

基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，在加密后的数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

一种图像类数字内容的接收方法，包括步骤：

接收数字图像内容；

在接收到的数字图像内容中，提取出包含加密密钥的水印信息；

基于提取出的水印信息中包含的加密密钥，对接收到的数字图像内容进行解密。

所述提取出的水印信息中还包含用于控制接收到的数字图像内容的数字版权管理权限信息；

还包括基于提取出的权限信息，对接收到的数字图像内容进行权限控制的步骤。

基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置。

通过混沌序列置乱算法对接收到的数字图像内容进行高位置乱还原处理，实现对接收到的数字图像内容进行解密。

一种图像类数字内容的发送器，包括：

用于基于加密密钥，对待发送的数字图像内容进行加密的单元；

用于将所述加密密钥作为水印信息，嵌入到加密后的数字图像内容中的单元；和

用于发送所述嵌入有水印信息的加密后的数字图像内容的单元。

所述对数字图像内容进行加密的单元通过混沌序列置乱算法，对待发送的数字图像内容进行高位置乱处理，实现对待发送的数字图像内容进行加密。

所述嵌入到加密后的数字图像内容中的水印信息还包括用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息。

所述用于嵌入水印信息到加密后的数字图像内容中的单元具体包括：

用于在加密后的数字图像内容中，确定要嵌入水印信息的各个象素点位置的子单元；

用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将由加密密钥和数字版权管理权限信息构成的水印信息分为对应的两组的子单元；

用于采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上的子单元；以及

用于采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上的子单元。

确定象素点位置的子单元基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，在加密后的数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

一种图像类数字内容的接收器，包括：

用于接收数字图像内容的单元；

用于在接收到的数字图像内容中，提取出包含加密密钥的水印信息的单元；以及

用于基于提取出的水印信息中包含的加密密钥，对接收到的数字图像内容进行解密的单元。

所述提取出的水印信息中还包含用于控制接收到的数字图像内容的数字版权管理权限信息；

所述接收器还包括基于提取出的权限信息，对接收到的数字图像内容进行权限控制的单元。

所述在接收到的数字图像内容中提取水印信息的单元具体包括：

用于确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置的子单元；

用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组的子单元；

用于采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的子单元；

用于采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的子单元；以及

用于将提取得到的两组水印信息值组合，作为在接收到的数字图像内容中提取出的水印信息的子单元。

所述确定象素点位置的子单元，基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置。

所述对数字图像内容进行解密的单元，通过混沌序列置乱算法对接收到的数字图像内容进行高位置乱还原处理，实现对接收到的数字图像内容进行解密。

一种图像类数字内容的发送方法，包括步骤：

将用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到待发送的数字图像内容中；

发送所述嵌入有水印信息的数字图像内容。

基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，在待发送的数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

一种图像类数字内容的接收方法，包括步骤：

接收数字图像内容；

在接收到的数字图像内容中提取出水印信息，所述水印信息中包含用于控制该接收的数字图像内容的数字版权管理权限信息；

基于提取的权限信息对接收到的数字图像内容进行权限控制。

基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置。

一种图像类数字内容的发送器，包括：

将用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到待发送的数字图像内容中的单元；

用于发送所述嵌入有水印信息的数字图像内容的单元。

一种图像类数字内容的接收器，包括：

用于接收数字图像内容的单元；

用于在接收到的数字图像内容中提取出水印信息的单元，所述水印信息中包含用于控制该接收的数字图像内容的数字版权管理权限信息；

用于基于提取的权限信息对接收到的数字图像内容进行权限控制的单元。

一种在图像类数字内容中嵌入水印信息的方法，包括步骤：

在数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置；

按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将要嵌入的水印信息分为对应的两组；

采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上；以及

采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上。

基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，在数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

一种在图像类数字内容中提取水印信息的方法，包括步骤：

确定水印信息在数字图像内容中占用的各个象素点位置；

按照预定规则将确定的各个象素点分为两组；

采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值；

采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值；以及

将提取得到的两组水印信息值组合，作为在所述数字图像内容中提取出的水印信息。

基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在数字图像内容中占用的各个象素点位置。

一种在图像类数字内容中嵌入水印信息的装置，包括：

在数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置的单元；

用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将要嵌入的水印信息分为对应的两组的单元；

用于采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上的单元；以及

用于采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上的单元。

一种在图像类数字内容中提取水印信息的装置，包括：

用于确定水印信息在数字图像内容中占用的各个象素点位置的单元；

用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组的单元；

用于采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的单元；

用于采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的单元；以及

用于将提取得到的两组水印信息值组合，作为在所述数字图像内容中提取出的水印信息的单元。

本发明的有益效果如下：

本发明提出的第一种图像类数字内容收发方法，能比较好的在数字内容安全性方面得以保证，一是图像加密过程保证了图像类数字内容在传输过程中的安全性，并且加密密钥作为水印信息嵌入到了加密图像中，这一过程能够使安全性更加得到保证，从而有效的提高了图像类数字业务的通信安全性。

本发明提出的第二种图像类数字内容收发方法，也能比较好的在数字内容安全性方面得以保证，其通过将用于控制对数字图像内容使用权限的DRM权限信息作为水印信息嵌入到了加密图像中，不但增强了对使用数字图像内容的权限管理力度，而且也很好的起到了防伪作用，从而有效的提高了图像类数字业务的通信安全性。

此外本发明提出的基于改进的LSB水印算法来在数字图像内容中插入及其提取水印信息的方案，通过融合了奇偶标识位隐藏方法和异或隐藏方法，不仅在算法复杂度、信息隐藏量、图像失真度等方面有较大优势，而且在算法安全性方面也有了很大的提高。

附图说明

下面将结合各个附图对本发明技术方案的具体实施过程及其对应能够达到的有益效果进行详细说明，在各附图中：

图1为现有OMA DRM数字版权管理体系结构图；

图2为本发明设计的图像类数字内容业务安全框架；

图3为本发明设计的图像类数字内容业务流程图；

图4为本发明采用的混沌序列置乱加密流程图；

图5为本发明所改进的LSB算法嵌入水印流程图；

图6为本发明所改进的LSB算法提取水印流程图；

图7为本发明采用的混沌序列置乱解密流程图。

具体实施方式

本发明设计了一种基于数字水印和图像加密技术的图像类数字内容保护方案，融合了DRM保护思想。

本发明提出的技术方案中，一种方案是为了增强对数字图像传输过程的安全保护，首先对数字图像进行加密，然后将加密密钥作为水印信息嵌入到加密后的数字图像中。

而为了同时增强对数字图像的DRM权限管理力度，还可以在对数字图像进行加密的基础上，将加密密钥和相关的权限信息同时作为水印信息嵌入到加密后的数字图像中。

另一种方案是为了增强对数字图像的DRM权限管理力度，可以将相关的权限信息作为水印信息嵌入到数字图像中。

在上述方案中，为了增强对数字图像的防伪保护，将水印信息嵌入到的数字图像的位置信息可以与用户身份信息进行绑定，以根据用户身份信息确定水印信息要嵌入到的位置信息。

参阅图2所示，为本发明设计的将加密密钥和DRM权限信息共同作为水印信息一起嵌入到加密后的数字图像中的安全框架。本发明首先基于一个加密密钥对数字图像进行加密，然后将该加密密钥和相关的权限信息一起作为水印信息，嵌入到加密后的数字图像中。其中水印信息的嵌入位置密钥采用与用户身份绑定的信息，最后用改进的LSB水印算法将水印信息嵌入到加密后的数字图像中。

如图3所示，在本发明搭建的图像类数字内容业务安全框架下，网络侧的具体实施步骤如下：

1、定义数字图像301的加密密钥302为K1，对数字图像301进行高位置乱的图像加密，保证数据传输的安全性，对图像的低位不做改动。

本发明这里采用了混沌序列置乱算法来进行高位置乱的图像加密。混沌序列置乱算法的加密过程如图4所示：

步骤401：选取混沌序列，如可选取被广泛研究的动力系统logistic映射作为混沌序列，其定义如下：

x_k+1＝μx_k(1-x_k)其中x_k∈(0，1)，3.6＜μ≤4；

步骤402：使用加密密钥K1激活上述选取的混纯序列，生成长度为N的一维实值混沌序列：

{x_k；k＝0，...，N}；

例如在logistic映射中，令x₀＝K1，即可生成在区间(0，1)上的混沌序列。

步骤403：将序列{x_k}按升(或降)序排列得{x_k′}。

步骤404：依次取{x_k′}中各个数在原序列{x_k}中的下标存入{I_k}。

步骤405：选取数字图像301的最高几位(一般是前四位)的值(0或者1)，并按照行(或列)优先的规则将其排为一维序列{y_k}。

步骤406：抽取{y_k}的前N项组成序列{y_k′}。

步骤407：按下标{I_k}重新排列{y_k′}为{y_k″}。

步骤408：将{y_k″}按照行(或列)优先的规则还原到位平面中，即可得到加密图像303。

2、定义用户的权限信息Rights 304，用于控制接收该数字图像的用户对该数字图像打开及其转发的权限。

3、生成RO对象305，RO对象305由加密密钥K1和权限信息Rights304组成。

4、定义与用户身份绑定的水印嵌入位置密钥K2，例如将国际移动用户标识码号(IMSI，International Mobile Subscriber Identity)作为位置密钥K2，利用用户的IMSI来激活一个位置序列x_k＝f(x_k-1)，将此序列各位与图像中的象素点一一对应，来挑取其中水印信息嵌入点，如可以选择序列中较小的(或较大的)前n个数对应的象素点作为水印信息嵌入点。

5、在基于嵌入位置密钥K2所产生的水印信息嵌入位置上，将上述生成的RO对象305作为水印信息嵌入到加密图像303中的对应位置上，从而得到隐藏了RO信息的加密图像306。

本发明这里采用改进的LSB算法将水印信息嵌入到加密图像中。基于改进的LSB算法将水印信息嵌入到加密图像中的过程如图5所示：

步骤501：将待嵌入的水印信息二值化，得到水印二值序列，也就是将上述的RO对象305变成0、1序列。

步骤502：将上述得到的水印二值序列置乱。

步骤503：按照与用户身份绑定的水印嵌入位置密钥K2，选取待嵌入水印信息的象素点。

步骤504：按任意规则，将这些选取的象素点标识为A，B两组。

步骤505：将置乱后的水印二值序列，对应上述分组也分成两组，按顺序与A、B两组中的象素点对应。

步骤506：对A组象素点，采用奇偶嵌入法将其中一组水印二值序列嵌入到A组的各个象素点上：

若一个字节中“1”的个数为奇数，则称该字节为奇性字节；若为偶数，则称该字节为偶性字节。具体嵌入规则如下：

对应要嵌入的水印二值序列元素为0时：

奇性字节：改变该字节最低位值(如0-＞1，1-＞0)；

偶性字节：不改变该字节最低位值；

对应要嵌入的水印二值序列元素为1时：

奇性字节：不改变该字节最低位值；

偶性字节：改变该字节最低位值(如0-＞1，1-＞0)；

将A组中的每一个象素点都按照上述方法嵌入水印信息。

步骤507：对B组象素点，采用异或嵌入法将其中另一组水印二值序列嵌入到B组的各个象素点上。具体嵌入规则如下：

用B组象素点中一个字节的某两位Xi、Xj(i，j＝1，2，3，4，5，6，7)与水印信息的一位s进行如下的异或运算，将结果x0′放在该字节的最低位：

${x0}^{\′}=\mathrm{xi}\⊕\mathrm{xj}\⊕s$ (1≤i，j≤7，且i，j为整数)；

将B组中的每一个象素点都按照上述方法嵌入水印信息。

步骤508：对A，B两组象素点都做水印嵌入处理后，即可得到隐藏RO信息的加密图像306。

6、此时网络侧可以下发隐藏RO信息的加密图像306给终端侧。

在本发明搭建的图像类数字内容业务安全框架下，终端侧的具体实施步骤如下：

1、接收来自网络侧的隐藏RO信息的加密图像306。

2、根据终端用户的身份信息，得到水印嵌入位置密钥K2，K2即为用户的IMSI。利用用户的IMSI来激活位置序列x_k＝f(x_k-1)，将此序列的各位与图像中的象素点一一对应，按照嵌入时的规则，如选择序列中较小的(或者较大的)n个数对应的象素点作为水印信息的提取点，来提取其中的水印信息。

3、如果K2为正确的位置密钥，就进行下述4中的水印信息提取操作；如果K2错误，则不能提取水印信息，进而不能得到数字图像301。

4、对正确的K2，进行水印信息的提取，以获得加密图像中的水印信息，也即得到了嵌入在加密图像303中的RO对象305。

相应的，本发明这里采用改进的LSB算法在隐藏RO信息的加密图像中提取水印信息：利用改进的LSB算法提取水印信息的过程如图6所示：

步骤601：根据位置密钥K2，确定水印信息嵌入点的位置信息。

步骤602：根据上述嵌入时的规则，将嵌入水印信息的象素点，标识为A、B两组。

步骤603：对A组中的每个象素点，先判断字节的奇偶性，然后按照如下规则提取水印信息值：奇性字节-提取水印信息值为1；偶性字节-提取水印信息值为0。

步骤604：对B组中的每个象素点，提取规则如下：

用B组中的每个象素点字节的某两位Xi、Xj(i，j＝1，2，3，4，5，6，7)与该字节的最低位值x0′做异或运算，进而提取原始水印信息值s，其中i，j分别与上述嵌入算法中的i，j相同。提取法则为：

$s^{\′}=\mathrm{xi}\⊕\mathrm{xj}\⊕x0=\mathrm{xi}\⊕\mathrm{xj}(\mathrm{xi}\⊕\mathrm{xj}\⊕s)=s$

步骤605：将步骤603中对A组所有象素点提取的水印信息值和步骤604中对B组所有象素点提取的水印信息值组合，即可得到所有二值化的水印信息值，将得到的二值化水印信息值进行反二值化过程，其规则与上述嵌入水印时算法一致，即可得到原始插入的水印信息，即原始插入的RO对象305。

5、验证RO对象305中包含的权限信息Rights 304，根据该权限信息Rights304判断是否有打开、或转发该接收到的数字图像的权限等。

6、如有权限信息Rights 304表明有权限打开该接收到的数字图像时，则提取RO对象305中包含的加密密钥K1。

7、根据加密密钥K1，对加密图像303进行解密，获得数字图像301。相应的这里采用混沌序列置乱算法来解密加密图像，从而得到数字图像，其解密过程具体如图7所示：

步骤701：选取混沌序列，选取方法同上述步骤401。

步骤702：由加密密钥K1激活上述选取的混沌序列，激活方法同上述步骤402，从而生成长度为N的一维实值混沌序列{x_k}。

步骤703：与加密时的规则对应，如升(或降)，将序列{x_k}按序排列得{x_k′}。

步骤704：依次取{x_k′}中各个数在序列{x_k}中的下标存入{I_k}。

步骤705：在加密图像303中，按照加密时的规则，将象素点高位的值排为一维序列{y_k″}。

步骤706：抽取序列{y_k″}的前N项组成序列{y_k′}。

步骤707：按上述下标{I_k}重新还原排列{y_k′}为{y_k}。

步骤708：将{y_k}按照加密时的规则还原到位平面中，即可得到原始的数字图像301。

根据本发明的第一种技术方案的实施例，本发明这里提供了实施该技术方案的一种图像类数字内容的发送器，具体包括用于基于加密密钥，对待发送的数字图像内容进行加密的单元；用于将该加密密钥作为水印信息，嵌入到加密后的数字图像内容中的单元；以及用于发送嵌入有水印信息的加密后的数字图像内容的单元。其中对数字图像内容进行加密的单元可以但不限于通过混沌序列置乱算法，对待发送的数字图像内容进行高位置乱处理，从而实现对待发送的数字图像内容进行加密。

其中嵌入到加密后的数字图像内容中的水印信息还可以包括用于控制待发送的数字图像内容的DRM权限信息。

其中用于嵌入水印信息到加密后的数字图像内容中的单元具体包括：用于在加密后的数字图像内容中，确定要嵌入水印信息的各个象素点位置的子单元；用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将由加密密钥和数字版权管理权限信息构成的水印信息分为对应的两组的子单元；用于采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上的子单元；以及用于采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上的子单元。其中确定象素点位置的子单元基于接收该数字图像内容的用户身份信息(如用户的IMSI信息等)，在加密后的数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

相应的根据本发明的第一种技术方案的实施例，本发明这里还提供了实施该技术方案的一种图像类数字内容的接收器，具体包括用于接收数字图像内容的单元；用于在接收到的数字图像内容中，提取出包含加密密钥的水印信息的单元，此外提取出的水印信息中还可能包含用于控制接收到的数字图像内容的DRM权限信息；以及用于基于提取出的水印信息中包含的加密密钥，对接收到的数字图像内容进行解密的单元，该对数字图像内容进行解密的单元，可以但不限于通过混沌序列置乱算法对接收到的数字图像内容进行高位置乱还原处理，实现对接收到的数字图像内容进行解密；基于提取出的水印信息中包含的权限信息，对接收到的数字图像内容进行权限控制的单元。

其中在接收到的数字图像内容中提取水印信息的单元具体包括：用于确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置的子单元；用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组的子单元；用于采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的子单元；用于采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的子单元；以及用于将提取得到的两组水印信息值组合，作为在接收到的数字图像内容中提取出的水印信息的子单元。其中确定象素点位置的子单元，基于接收该数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置。

其中有关本发明的第二种技术方案，可以按照上述实施例的具体实施情况，直接将相关的Rights权限信息作为水印信息嵌入到数字图像中，其中网络侧如何将Rights权限信息作为水印信息嵌入到数字图像中，以及终端侧如何在数字图像中提取Rights权限信息都可以采用上述改进的LSB算法来嵌入和提取，这种方法可以增强对数字图像的DRM权限管理力度。同理，本发明上述提出的基于改进的LSB算法来在数字图像内容中插入水印信息，及其对应提取水印信息的处理过程还可以在其他图像类数字内容的安全保护过程中应用，即基于改进的LSB算法在图像类数字内容中嵌入以及提取水印信息的处理过程，以及对应的嵌入、提取装置，也是本发明要予以单独保护的技术方案。

根据本发明的第二种技术方案，本发明这里也提供了实施该技术方案的一种图像类数字内容的发送器，具体包括：将用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到待发送的数字图像内容中的单元；用于发送嵌入有水印信息的数字图像内容的单元。

根据本发明的第二种技术方案，本发明这里对应的提供了实施该技术方案的一种图像类数字内容的接收器，具体包括：用于接收数字图像内容的单元；用于在接收到的数字图像内容中提取出水印信息的单元，其中提取的水印信息是用于控制该接收的数字图像内容的数字版权管理权限信息；用于基于提取的权限信息对接收到的数字图像内容进行权限控制的单元。

基于上述水印信息的嵌入方法及其提取方法，本发明这里给出的实施上述水印信息嵌入方法的装置，具体包括：在数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置的单元；用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将要嵌入的水印信息分为对应的两组的单元；用于采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上的单元；以及用于采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上的单元。

对应的，本发明这里给出的实施上述水印信息提取方法的装置，具体包括：用于确定水印信息在数字图像内容中占用的各个象素点位置的单元；用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组的单元；用于采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的单元；用于采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的单元；以及用于将提取得到的两组水印信息值组合，作为在所述数字图像内容中提取出的水印信息的单元。

需要说明的是：本发明上述实施例提供的水印信息嵌入算法及其装置可以用在所有数字图像水印信息嵌入的过程中；本发明上述实施例提供的水印信息提取算法及其装置也可以用在所有数字图像水印信息提取的过程中。

上述各装置中所提到的各个功能单元可以基于软件编程来实现，也可以基于改造现有的硬件设备来实现。

本发明搭建的图像类数字内容安全框架，能比较好的在数字内容安全性的三个方面得以保证。图像加密过程保证了图像类数字内容在传输过程中的安全性，并且加密密钥作为水印信息嵌入到了加密图像中，这一过程的安全性就更加能够得到保证；用户转发权限控制信息也可以进一步被作为水印信息的一部分嵌入到数字图像中，从而对转发过程也能很严格的控制；水印嵌入位置密钥与用户身份是绑定的，进而也能很好的起到防伪作用。

权限信息作为水印信息的一部分嵌入数字图像中，保证了在终端侧就可以进行权限认证，不需要到网络侧实时提取权限认证信息，大大缓解了网络传输的负载，提高了数字内容的传送速度。

水印嵌入位置采用与用户身份绑定的信息，使得只有在用户身份认证通过的情况下，才能获取水印信息在加密图像中的位置密钥，从而更加保证了数字图像通信的安全性。

本发明改进的LSB水印算法，融合了奇偶标识位隐藏方法和异或隐藏方法，不仅在算法复杂度、信息隐藏量、图像失真度等方面有较大优势，而且在算法安全性方面也有很大的提高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (34)

1、一种图像类数字内容的发送方法，其特征在于，包括步骤：

基于加密密钥对待发送的数字图像内容进行加密；

将所述加密密钥作为水印信息嵌入到加密后的数字图像内容中；

发送所述嵌入有水印信息的加密后的数字图像内容。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过混沌序列置乱算法对待发送的数字图像内容进行高位置乱处理，实现对待发送的数字图像内容进行加密。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到加密后的数字图像内容中的步骤。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将加密密钥和数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到加密后的数字图像内容中的过程具体包括：

在加密后的数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置；

按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将由加密密钥和数字版权管理权限信息构成的水印信息分为对应的两组；

采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上；以及

采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，在加密后的数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

6、一种图像类数字内容的接收方法，其特征在于，包括步骤：

接收数字图像内容；

在接收到的数字图像内容中，提取出包含加密密钥的水印信息；

基于提取出的水印信息中包含的加密密钥，对接收到的数字图像内容进行解密。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述提取出的水印信息中还包含用于控制接收到的数字图像内容的数字版权管理权限信息；

所述方法还包括基于提取出的权限信息，对接收到的数字图像内容进行权限控制的步骤。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在接收到的数字图像内容中提取水印信息的过程具体包括：

确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置；

按照预定规则将确定的各个象素点分为两组；

采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值；

采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值；以及

将提取得到的两组水印信息值组合，作为在接收到的数字图像内容中提取出的水印信息。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置。

10、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过混沌序列置乱算法对接收到的数字图像内容进行高位置乱还原处理，实现对接收到的数字图像内容进行解密。

11、一种图像类数字内容的发送器，其特征在于，包括：

用于基于加密密钥，对待发送的数字图像内容进行加密的单元；

用于将所述加密密钥作为水印信息，嵌入到加密后的数字图像内容中的单元；和

用于发送所述嵌入有水印信息的加密后的数字图像内容的单元。

12、根据权利要求11所述的发送器，其特征在于，所述对数字图像内容进行加密的单元通过混沌序列置乱算法，对待发送的数字图像内容进行高位置乱处理，实现对待发送的数字图像内容进行加密。

13、根据权利要求11所述的发送器，其特征在于，所述嵌入到加密后的数字图像内容中的水印信息还包括用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息。

14、根据权利要求13所述的发送器，其特征在于，所述用于嵌入水印信息到加密后的数字图像内容中的单元具体包括：

用于在加密后的数字图像内容中，确定要嵌入水印信息的各个象素点位置的子单元；

用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将由加密密钥和数字版权管理权限信息构成的水印信息分为对应的两组的子单元；

用于采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上的子单元；以及

用于采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上的子单元。

15、根据权利要求14所述的发送器，其特征在于，确定象素点位置的子单元基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，在加密后的数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

16、一种图像类数字内容的接收器，其特征在于，包括：

用于接收数字图像内容的单元；

用于在接收到的数字图像内容中，提取出包含加密密钥的水印信息的单元；以及

用于基于提取出的水印信息中包含的加密密钥，对接收到的数字图像内容进行解密的单元。

17、根据权利要求16所述的接收器，其特征在于，所述提取出的水印信息中还包含用于控制接收到的数字图像内容的数字版权管理权限信息；

所述接收器还包括基于提取出的权限信息，对接收到的数字图像内容进行权限控制的单元。

18、根据权利要求17所述的接收器，其特征在于，所述在接收到的数字图像内容中提取水印信息的单元具体包括：

用于确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置的子单元；

用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组的子单元；

用于采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的子单元；

用于采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的子单元；以及

用于将提取得到的两组水印信息值组合，作为在接收到的数字图像内容中提取出的水印信息的子单元。

19、根据权利要求18所述的接收器，其特征在于，所述确定象素点位置的子单元，基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置。

20、根据权利要求16所述的接收器，其特征在于，所述对数字图像内容进行解密的单元，通过混沌序列置乱算法对接收到的数字图像内容进行高位置乱还原处理，实现对接收到的数字图像内容进行解密。

21、一种图像类数字内容的发送方法，其特征在于，包括步骤：

将用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到待发送的数字图像内容中；

发送所述嵌入有水印信息的数字图像内容。

22、根据权利要求21所述的方法，其特征在于，将数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到数字图像内容中的过程具体包括：

在待发送的数字图像内容中，确定要嵌入水印信息的各个象素点位置；

按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将数字版权管理权限信息分为对应的两组；

采用奇偶嵌入法，将一组权限信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上；以及

采用异或嵌入法，将另一组权限信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上。

23、根据权利要求22所述的方法，其特征在于，基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，在待发送的数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

24、一种图像类数字内容的接收方法，其特征在于，包括步骤：

接收数字图像内容；

在接收到的数字图像内容中提取出水印信息，所述水印信息中包含用于控制该接收的数字图像内容的数字版权管理权限信息；

基于提取的权限信息对接收到的数字图像内容进行权限控制。

25、根据权利要求24所述的方法，其特征在于，在接收到的数字图像内容中提取水印信息的过程具体包括：

确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置；

按照预定规则将确定的各个象素点分为两组；

采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值；

采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值；以及

将提取得到的两组水印信息值组合，作为在接收到的数字图像内容中提取出的水印信息。

26、根据权利要求25所述的方法，其特征在于，基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在接收到的数字图像内容中占用的各个象素点位置。

27、一种图像类数字内容的发送器，其特征在于，包括：

将用于控制待发送的数字图像内容的数字版权管理权限信息，作为水印信息嵌入到待发送的数字图像内容中的单元；

用于发送所述嵌入有水印信息的数字图像内容的单元。

28、一种图像类数字内容的接收器，其特征在于，包括：

用于接收数字图像内容的单元；

用于在接收到的数字图像内容中提取出水印信息的单元，所述水印信息中包含用于控制该接收的数字图像内容的数字版权管理权限信息；

用于基于提取的权限信息对接收到的数字图像内容进行权限控制的单元。

29、一种在图像类数字内容中嵌入水印信息的方法，其特征在于，包括步骤：

在数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置；

按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将要嵌入的水印信息分为对应的两组；

采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上；以及

采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上。

30、根据权利要求29所述的方法，其特征在于，基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，在数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置。

31、一种在图像类数字内容中提取水印信息的方法，其特征在于，包括步骤：

确定水印信息在数字图像内容中占用的各个象素点位置；

按照预定规则将确定的各个象素点分为两组；

采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值；

采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值；以及

将提取得到的两组水印信息值组合，作为在所述数字图像内容中提取出的水印信息。

32、根据权利要求31所述的方法，其特征在于，基于接收所述数字图像内容的用户身份信息，确定水印信息在数字图像内容中占用的各个象素点位置。

33、一种在图像类数字内容中嵌入水印信息的装置，其特征在于，包括：

在数字图像内容中确定要嵌入水印信息的各个象素点位置的单元；

用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组，以及将要嵌入的水印信息分为对应的两组的单元；

用于采用奇偶嵌入法，将一组水印信息嵌入到对应一组内的各个象素点位置上的单元；以及

用于采用异或嵌入法，将另一组水印信息嵌入到对应另一组内的各个象素点位置上的单元。

34、一种在图像类数字内容中提取水印信息的装置，其特征在于，包括：

用于确定水印信息在数字图像内容中占用的各个象素点位置的单元；

用于按照预定规则将确定的各个象素点分为两组的单元；

用于采用奇偶提取法，在一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的单元；

用于采用异或提取法，在另一组中的各个象素点位置上提取对应的水印信息值的单元；以及

用于将提取得到的两组水印信息值组合，作为在所述数字图像内容中提取出的水印信息的单元。

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