CN101442672B - 数字水印处理系统、数字水印嵌入和检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字水印处理系统、数字水印嵌入和检测方法及装置，根据原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息，根据第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息，得到嵌入数字水印的多媒体帧。根据嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；根据第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒帧中的数字水印信息进行检测。从而使得原始多媒体帧中嵌入的数字水印信息与其帧序号相关联，若多媒体内容的帧间关系遭篡改，则会使原始多媒体帧中嵌入的水印信息改变，在检测时，可以检测出帧间关系的篡改。

Description

数字水印处理系统、数字水印嵌入和检测方法及装置

技术领域

本发明涉及信息隐藏技术领域，特别涉及一种数字水印处理系统、数字水印嵌入和检测方法及装置。 

背景技术

目前，随着多媒体技术飞速发展及广泛应用，媒体的数字化传播已成为可能。图像、音频、视频等数字化多媒体内容以其强大的可移植性、高效性、快捷性及精确性，渐渐成为了我们生活的一部分。在数字化多媒体内容普及的同时，也出现了许多功能强大的多媒体修改工具，这些工具的出现以及网络的普及，使得盗版和多媒体内容的修改变得轻而易举。 

传统的条件接收系统能够实现对系统内多媒体内容的用户进行认证，但是用户一旦连接进入系统，该系统内的多媒体内容将无法得到有效的保护，用户可以随意的篡改。如何保证数字视频内容不被非法篡改，使得数字视频内容被司法机关采信，是目前亟待解决的问题。 

针对以上问题，近年来兴起了一种数字水印技术。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。数字水印的安全性是由传统加密技术来解决的，通过对水印嵌入位置加密，或者将水印信息本身进行加密，能够解决数字水印处理系统的安全问题。 

现有一种针对静止图像的水印嵌入方法，在该方法中，用户利用密钥对一段与图像内容无关的信息，如时间、地点等进行加密，利用得到的加密信 息来选择水印嵌入的位置，并在相应位置上嵌入水印信息。通过这种水印嵌入方法处理后的静止图像，能够通过检测，检测出静止图像的篡改，而且水印嵌入的位置是由一个加密信息决定的，因此不容易被篡改者破解，使嵌入的水印信息更加安全。 

在本发明的发明过程中，发明人发现，现有技术至少存在以下问题： 

由于用于水印嵌入位置选择的加密信息与音视频内容完全独立，利用这种信息选择出来的每一帧的水印嵌入位置都相同，若篡改者对帧间关系进行篡改，如将某帧删除或者调换某帧的位置后，水印信息将不会发生变化，因此无法检测出帧间篡改。 

综上，现有技术中，对多媒体内容的水印嵌入位置的选择，是以与多媒体内容无关的信息来进行的，通过现有方法嵌入的水印信息与由多帧构成的多媒体内容的帧间关系无关，在水印嵌入后，破坏多媒体内容的帧间关系的篡改，无法使多媒体帧的水印信息改变，因此无法根据对水印的检测，检测出帧间关系的篡改。 

发明内容

本发明实施例提供一种数字水印处理系统，通过该系统进行水印嵌入后，破坏多媒体内容的帧间关系的篡改，将使多媒体帧的水印信息改变，再通过该系统对水印信息的检测，可以检测出帧间关系的篡改。 

本发明实施例提供一种数字水印嵌入装置，通过该装置进行水印嵌入后，破坏多媒体内容的帧间关系的篡改，将使多媒体帧的水印信息改变，根据对水印信息的检测，可以检测出帧间关系的篡改。 

本发明实施例提供一种数字水印检测装置，可以检测出帧间关系的篡改。 

本发明实施例提供一种数字水印嵌入方法，通过该方法进行水印嵌入后，破坏多媒体内容的帧间关系的篡改，将使多媒体帧的水印信息改变，根据对水印信息的检测，可以检测出帧间关系的篡改。 

本发明实施例提供一种数字水印检测方法，可以检测出帧间关系的篡改。 

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的： 

一种数字水印处理系统，该系统包括： 

数字水印嵌入装置，用于接收原始多媒体帧和所述原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息，根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息，得到嵌入数字水印的多媒体帧； 

数字水印检测装置，用于接收嵌入数字水印的多媒体帧和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息，根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；根据所述第二辅助信息从所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定水印提取系数，从所述水印提取系数中提取数字水印信息对所述嵌入数字水印的多媒帧中的数字水印信息进行检测。 

一种数字水印嵌入装置，该装置包括： 

辅助信息处理模块，用于接收原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息； 

水印嵌入模块，用于接收所述原始多媒体帧和所述第一辅助信息，将所述原始多媒体帧编码后得到的帧内预测残差确定为水印产生域，从所述水印产生域中得到所述数字水印信息，或将所述第一辅助信息作为所述数字水印信息，根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息。 

一种数字水印检测装置，该装置包括： 

辅助信息处理模块，用于接收嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息，根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息； 

水印检测模块，接收所述辅助信息处理模块发送的所述第二辅助信息，根据所述第二辅助信息从所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定水印提取系数，从所述水印提取系数中提取数字水印信息对所述嵌入数字水印的多媒体帧中的数字水印信息进行检测。 

一种数字水印嵌入方法，该方法包括： 

接收原始多媒体帧和所述原始多媒体帧的帧序号信息； 

根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息； 

根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息； 

其中，所述根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息包括： 

在所述原始多媒体帧中确定水印产生域和水印嵌入域，并根据所述水印产生域确定所述数字水印信息； 

根据所述第一辅助信息在所述水印嵌入域中嵌入所述数字水印信息。 

一种数字水印检测方法，该方法包括： 

接收嵌入数字水印的多媒体帧和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息； 

根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息； 

根据所述第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒体帧中的数字水印信息进行检测； 

其中，所述根据所述第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒体帧中的数字水印信息进行检测，包括： 

在所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定参考水印产生域和水印提取域，并根据所述参考水印产生域确定参考水印信息； 

根据所述第二辅助信息从所述水印提取域提取数字水印信息； 

将所述参考水印信息和提取的数字水印信息进行比较，得到检测结果。 

由上述的技术方案可见，本发明实施例提供的方法、系统及装置，根据原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息，根据第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息，得到嵌入数字水印的多媒体帧。根据嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；根据第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒帧中的数字水印信息进行检测。从而使得原始多媒体帧中嵌入的数字水印信息与其帧序号相关联，若多媒体内容的帧间关系遭 篡改，则会使原始多媒体帧中嵌入的水印信息改变，在检测时，可以检测出帧间关系的篡改。 

附图说明

图1为本发明实施例的数字水印处理系统结构图； 

图2为本发明实施例的数字水印嵌入装置结构图； 

图3为本发明实施例的辅助信息处理模块的结构图； 

图4为本发明实施例的辅助信息确定单元的结构图； 

图5为本发明另一实施例的辅助信息确定单元的结构图； 

图6为本发明实施例的数字水印检测装置的结构图； 

图7为本发明实施例的数字水印嵌入方法的具体流程图； 

图8为本发明实施例的水印嵌入系数确定方法示意图； 

图9为本发明实施例的水印检测方法的具体流程图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。 

本发明实施例主要是根据多媒体内容中的帧序号和安全信息确定水印嵌入的辅助信息，并将辅助信息作为水印嵌入时的一个决定因素。从而使得多媒体内容的每一帧嵌入的水印信息与该帧的帧序号相关联，当多媒体内容的帧间篡改发生时，如帧被调换或删除时，嵌入的水印信息将会改变，从而可以根据对水印的检测，检测出帧间关系的篡改。 

图1为本发明实施例的数字水印处理系统的结构图，如图所示，该系统包括： 

数字水印嵌入装置101，用于接收原始多媒体帧和所述原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息，根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息，得到嵌入数字水印的多媒体帧； 

数字水印检测装置102，用于接收嵌入数字水印的多媒体帧和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息，根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；根据所述第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒帧中的数字水印信息进行检测。 

其中，数字水印嵌入装置的具体结构如图2所示，图2为本发明实施例的数字水印嵌入装置结构图。 

本发明实施例的数字水印嵌入装置包括：辅助信息处理模块201和水印嵌入模块202 

辅助信息处理模块201，用于接收原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息； 

水印嵌入模块202，用于接收所述原始多媒体帧和所述第一辅助信息，根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息。 

其中水印嵌入模块202，具体用于将所述原始多媒体帧编码后得到的帧内预测残差确定为水印产生域，从所述水印产生域中得到所述数字水印信息，或将所述第一辅助信息作为所述数字水印信息；根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中确定水印嵌入系数，将所述数字水印信息嵌入所述水印嵌入系数中。 

为了提高安全性，所述辅助信息处理模块201，进一步用于接收安全信息，根据所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息。 

其中辅助信息处理模块201的具体结构如图3所示，该图是本发明实施例的辅助信息处理模块的结构图。 

辅助信息处理模块201具体包括： 

帧序号接收单元301，用于接收所述原始多媒体帧的帧序号信息； 

辅助信息确定单元303，用于接收所述帧序号接收单元发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息，并发送给所述水印嵌入模块202。 

为了提高安全性，所述辅助信息处理模块201可以进一步包括： 

安全信息接收单元304，用于接收安全信息，并向所述辅助信息确定单元303发送； 

所述辅助信息确定单元303，进一步接收安全信息接收单元304发送的安全信息，根据所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息。 

为了在多媒体内容中，当最后一帧或多帧被删除时，也能被检测出来，所述辅助信息处理模块可以进一步包括： 

帧序号处理单元302，用于接收所述安全信息；并在所述帧序号接收单元判断所述原始多媒体帧为最后一帧时，接收所述帧序号接收单元301发送的所述最后一帧原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述安全信息和所述最后一帧原始多媒体帧的帧序号信息确定所述最后一帧原始多媒体帧的验证帧序号，将所述验证帧序号作为所述最后一帧的帧序号信息发送给所述辅助信息确定单元303； 

所述安全信息接收单元304，进一步用于将所述安全信息向所述帧序号处理单元302发送； 

所述辅助信息确定单元303，进一步接收所述帧序号处理单元发送的所述帧序号信息。 

其中帧序号处理单元302，计算验证帧序号的具体过程是，将所述安全信息转换为十进制并与所述最后一帧原始多媒体帧的帧序号相减，将相减的结果取绝对值，得到所述验证帧序号。 

在辅助信息处理模块201中，所述辅助信息确定单元303的具体结构如图4所示，该图是本发明实施例的辅助信息确定单元的结构图。 

所述辅助信息确定单元303具体包括： 

参数接收子单元401，用于接收所述帧序号处理单元302或所述帧序号接收单元301发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息；以及接收所述安全信息接收单元304发送的所述安全信息； 

加密子单元402，用于所述接收所述参数接收子单元401发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息和所述安全信息；利用所述安全信息对所述原始多媒体帧的帧序号信息进行加密，得到所述第一辅助信息； 

辅助信息发送子单元403，接收所述加密子单元发送的所述第一辅助信息，并发送给所述水印嵌入模块202。 

其中，所述辅助信息确定单元303的具体结构还可以如图5所示，该图是本发明另一实施例的辅助信息确定单元的结构图。 

该实施例中，辅助信息确定单元303包括： 

参数接收子单元501，用于接收所述帧序号处理单元302或所述帧序号接收单元301发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息；以及接收所述安全信息接收单元304发送的所述安全信息； 

运算子单元502，用于接收所述参数接收子单元501发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息和所述安全信息；将所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息转换为二进制数，并对所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息中二进制位数较少的一个进行补位，使所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息的二进制位数相同；将二进制位数相同的所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息进行模二相加运算，或进行逻辑或运算，得到所述第一辅助信息； 

辅助信息发送子单元503，接收所述运算子单元502发送的所述第一辅助信息，并发送给所述水印嵌入模块202。 

上面介绍了本发明实施例的数字水印嵌入装置，下面将介绍本发明实施例的数字水印检测装置，用于检测通过本发明实施例的数字水印嵌入装置处理后的嵌入水印的多媒体内容是否被篡改。 

该装置的具体结构如图6所示，包括：辅助信息处理模块601和水印检测模块602 

辅助信息处理模块601，用于接收嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息，根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息； 

水印检测模块602，接收所述辅助信息处理模块601发送的所述第二辅助信息，根据所述第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒体帧中的数字水印信息进行检测。 

为了提高安全性，辅助信息处理模块601可以进一步用于接收安全信息，根据所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定所述第二辅助信息。 

辅助信息处理模块的具体结构和以上所述的水印嵌入装置中的辅助信息处理模块的结构是完全相同的，只不过将确定的第二辅助信息发送给水印检测模块，而不是水印嵌入模块，这里不再赘述。 

所述水印检测模块602，具体用于根据所述第二辅助信息从所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定水印提取系数，从所述水印提取系数中提取数字水印信息。将所述嵌入数字水印的多媒体帧解码后得到的帧内预测残差确定为参考水印产生域，从所述参考水印产生域中得到参考水印信息，或将所述第二辅助信息作为参考水印信息；将提取的数字水印信息和所述参考水印信息进行比较；若所述参考水印信息和提取的数字水印信息的比较结果为不同，则得到所述嵌入数字水印的多媒体帧被篡改的检测结果；若所述参考水印信息和提取的数字水印信息的比较结果为相同，则得到所述嵌入数字水印的多媒体帧未被篡改的检测结果。 

上面介绍本发明实施例的数字水印嵌入装置和数字水印检测装置，下面将介绍本发明实施例的数字水印嵌入方法，本发明实施例的数字水印嵌入方法是，接收原始多媒体帧和所述原始多媒体帧的帧序号信息；根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息；再根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息。其具体的流程如图7所示； 

步骤701，在原始多媒体帧中确定水印嵌入域和水印产生域，并根据水印产生域确定数字水印信息。 

首先，将所述原始多媒体帧编码后得到的帧内预测残差确定为所述水印产生域，将所述原始多媒体帧编码后得到的帧间预测残差确定为所述水印嵌 入域。编码时可以按实际需要使用各种编码器；另外，在编码时，根据水印算法的需要，可以选取各种编码过程中得到的参数作为水印嵌入域和水印产生域，在本实施例中，优选将帧间预测残差确定为水印嵌入域，将帧内预测残差确定为水印产生域，所述水印嵌入域是水印可以嵌入的位置集合，所述水印产生域是用来产生水印信息的位置。具体来说，根据水印产生域确定数字水印信息可以是将水印产生域中的任何信息作为数字水印信息。当然，也可以使用其它任何信息作为水印信息作为水印信息，比如下一步中确定的第一辅助信息。 

步骤702，根据原始多媒体帧的帧序号信息和安全信息确定第一辅助信息； 

水印嵌入装置将原始帧信号进行编码的同时，将所编码的原始多媒体帧的帧序号信息发送给辅助信息处理模块进行处理，辅助信息处理模块利用安全信息和原始多媒体帧的帧序号信息，确定第一辅助信息并返回给水印嵌入装置。当然，单独使用原始多媒体帧的帧序号信息，确定第一辅助信息也是可以的，也可以直接使用帧序号当作辅助信息。 

步骤703，根据第一辅助信息在所述水印嵌入域中确定水印嵌入系数； 

在所述水印嵌入域中确定水印嵌入系数的方法很多，本实施例中，将二进制的第一辅助信息的各比特位一一映射到水印嵌入域中各位置上，确定水印嵌入域中对应的第一辅助信息比特位为“1”的位置上的系数为水印嵌入系数，如图8所示，选取图中灰色位置上的系数作为水印嵌入系数。当然选择“0”的位置上的系数也是可以的。 

步骤704，将数字水印信息嵌入水印嵌入系数中。 

将从水印产生域产生的数字水印信息，以一定的嵌入方法，如量化或调整嵌入系数等方法，嵌入到确定的水印嵌入系数中，得到嵌入数字水印信息的多媒体帧。当然，也可以直接将第一辅助信息作为数字水印信息嵌入到确定的水印嵌入系数中，得到嵌入水印的多媒体帧。 

循环以上各步骤，直到处理完最后一帧，得到完整的嵌入数字水印的视 频内容。 

在以上步骤702中，确定第一辅助信息的具体方法是： 

首先判断当前处理的原始多媒体帧是否为最后一帧，若不是，则利用安全信息，如用户密码，各种密钥等，运用各种对称加密算法，或者非对称加密算法，对当前帧的帧序号PicNum进行加密，得到第一辅助信息；若是最后一帧，则利用以下公式计算出最后一帧的验证帧序号PicNum’，以PicNum’作为最后一帧的帧序号。 

PicNum′＝abs(PicNum-bin2dec(key)) 

式中bin2dec()是将二进制数变十进制数；key是安全信息；abs()是取绝对值。计算出最后一帧的验证帧序号后，与其它帧同样，利用安全信息对该序号进行加密，得到辅助信息。 

这里对最后一帧的判断，是为了能够使多媒体内容的最后一帧或多帧被删除时，水印检测装置也能够检测出篡改，当然，不对最后一帧进行判断和处理也是可以的。 

另外，在步骤702中，确定第一辅助信息的方法还可以不采用加密算法进行，而是采用较为简单的运算进行。首先，将原始多媒体帧的帧序信息号和安全信息都转换为二进制数，然后比较转换后的原始多媒体帧的帧序号信息和安全信息的位数，对其中位数较少的一个进行补位，使安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息的二进制位数相同。具体来说，补位就是在二进制位前添加“0”，或者将二进制位进行循环，例如原始多媒体帧的帧序号信息的二进制位数为10，而安全信息的二进制位数为8，则可以在安全信息的二进制位前添加两个“0”，或者将安全信息的二进制位的最低2位复制添加到安全信息的二进制位的最高2位之前，即9、10位上，使安全信息变为一个10位的二进制数。然后将二进制位数相同的所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息进行二进制运算，可以采用模2相加，或者逻辑或运算等，将计算得到的结果确定为第一辅助信息。 

在步骤703中，为了保证能够选择尽量多的水印嵌入系数，当第一辅助 信息的二进制位中，“1”的个数少于“0”的个数时，可以选取“0”的位置上的系数作为水印嵌入系数；或者在步骤702中，直接判断加密后的二进制信息中的“0”、“1”个数，若“1”的个数少于“0”的个数，则将“1”变成“0”，“0”变成“1”。 

当水印嵌入域中备选的水印嵌入系数的个数a和第一辅助信息的位数b不匹配时，优选的处理方法是： 

a＞b时，将第一辅助信息循环映射，例如，若a＝16，b＝8时，用第一辅助信息映射到水印嵌入域的前8位，同时再用第一辅助信息映射到水印嵌入域的后8位； 

a＜b时，直接将多余的第一辅助信息的二进制位删除即可。 

按以上方法在多媒体内容中嵌入数字水印信息后，可以按照如下的方法对该多媒体内容进行检测： 

接收嵌入数字水印的多媒体帧和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息；根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；根据所述第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒体帧中的数字水印信息进行检测。 

具体检测流程如图9所示， 

步骤901，在嵌入数字水印的多媒体帧中确定参考水印产生域和水印提取域，并根据参考水印产生域确定参考水印信息； 

嵌入数字水印的多媒体帧在被检测时，与嵌入相对应，将嵌入数字水印的多媒体帧解码后得到的帧间预测残差确定为水印的提取域，用于提取水印信息；将嵌入数字水印的多媒体帧解码后得到的帧内预测残差确定为参考水印的产生域，用于确定参考水印信息。与嵌入时相同，参考水印信息的确定也是任意的，只要和检测时确定数字水印的方法相同即可。 

步骤902，根据嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息和安全信息确定第二辅助信息； 

具体第二辅助信息的确定过程与水印嵌入流程中的步骤702相同，这里 不再赘述；同样，这里也可以直接根据嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息，或直接将嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息作为第二辅助信息。 

步骤903，根据第二辅助信息从所述水印提取域提取数字水印信息； 

提取水印信息就是从根据第二辅助信息确定的水印提取系数中提取嵌入的水印信息，具体根据第二辅助信息确定水印提取系数的过程与水印嵌入流程中的步骤703相同，这里不再赘述。 

步骤904，将参考水印信息和提取的数字水印信息进行比较，得到检测结果。 

若所述参考水印信息和提取的数字水印信息的比较结果为不同，则得到所述嵌入数字水印的多媒体帧被篡改的检测结果；若所述参考水印信息和提取的数字水印信息的比较结果为相同，则得到所述嵌入数字水印的多媒体帧未被篡改的检测结果。还可根据检测结果，给出篡改发生的帧序号和宏块位置等信息。 

对于数字水印的检测过程，具体举例如下：比如某含水印的视频共100帧，若在传输过程中，第6帧和第90帧被交换了。在水印嵌入时，第6帧的辅助信息的计算采用的PicNum＝6，而在水印提取时，计算采用的PicNum＝90，采用本发明实施例的方法得到的辅助信息肯定是不同的。这时，就会发生，水印嵌入位置与提取位置发生错位，因此提取出的数字水印信息与嵌入时的肯定是不同的。而参考水印的确定是与嵌入时的原始水印信息的确定方法是相同的，因此参考水印和嵌入的数字水印是相同的。在将从水印提取域中提取的水印信息和参考水印产生域确定的参考水印信息进行比较时，比较的结果就是两个水印信息不同，说明视频内容已经被篡改了。同样，在检测第90帧时也是相同的情况。 

再举一例，若在传输过程中，发生了帧删除，如第50帧被删除了，那么原来的第51帧将变成50帧，原来的52帧将变成51帧，那么，水印钳入时的帧序号和提取时的帧序号将会不同，水印嵌入位置与提取位置会发生错 位，因此也可以检测出篡改；另外，如果视频内容中最后一帧，即第100帧被删除了，解码端得到的视频变成了99帧，第99帧就变为了最后一帧。这时，第99帧在嵌入时，辅助信息的计算采用的PicNum＝99；而在水印提取时，由于第99帧已变为了最后一帧，因此根据本发明实施例的要求，在计算前，会对PicNum进行处理得到PicNum’，计算出的PicNum’不是原来的99了，因此，水印嵌入位置与提取位置会发生错位，结果也能检测出篡改。 

以上实施例是以视频内容为例，实际上，本发明实施例可以适用于任何多媒体内容，如音频、视频内容等；且本发明所述的辅助信息处理模块也可以与现有任何水印系统相结合使用，在处理辅助信息时，也可以结合任何加密算法；当然，辅助信息的具体处理方法还可以有很多种，本实施例是给出了一个思想，就是利用帧序号作为确定辅助信息的一个参数，通过含有帧序号信息的辅助信息进行水印的嵌入与检测，就可以检测出帧间关系的篡改。对于辅助信息的具体处理方法根据本领域技术人员可以想到的任何方法都可以是本发明的实施例。 

由上述的实施例可见，本发明实施例根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息，根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息，得到嵌入数字水印的多媒体帧。根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；根据所述第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒帧中的数字水印信息进行检测。从而使得原始多媒体帧中嵌入的数字水印信息与其帧序号相关联，若多媒体内容的帧间关系遭篡改，则会使原始多媒体帧中嵌入的水印信息改变，在检测时，通过将参考水印信息和提取的数字水印信息进行比较，将可以检测出帧间关系的篡改。 

所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (30)

1.一种数字水印处理系统，其特征是，该系统包括：

数字水印嵌入装置，用于接收原始多媒体帧和所述原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息，根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息，得到嵌入数字水印的多媒体帧；

数字水印检测装置，用于接收嵌入数字水印的多媒体帧和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息，根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；在嵌入数字水印的多媒体帧中确定水印提取域，根据所述第二辅助信息在所述水印提取域中确定水印提取系数，从所述水印提取系数中提取数字水印信息；在所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定参考水印产生域，并根据所述参考水印产生域确定参考水印信息；将所述参考水印信息和提取的数字水印信息进行比较，得到检测结果。

2.一种数字水印嵌入装置，其特征是，该装置包括：

辅助信息处理模块，用于接收原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息；

水印嵌入模块，用于接收所述原始多媒体帧和所述第一辅助信息，将所述原始多媒体帧编码后得到的帧内预测残差确定为水印产生域，从所述水印产生域中得到数字水印信息；在所述原始多媒体帧中确定水印嵌入域，根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧的水印嵌入域中确定水印嵌入系数，将所述数字水印信息嵌入所述水印嵌入系数中。

3.如权利要求2所述的数字水印嵌入装置，其特征是，所述辅助信息处理模块，进一步用于接收安全信息，根据所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息。

4.如权利要求2所述的数字水印嵌入装置，其特征是，所述辅助信息处理模块包括：

帧序号接收单元，用于接收所述原始多媒体帧的帧序号信息；

辅助信息确定单元，用于接收所述帧序号接收单元发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息，并发送给所述水印嵌入模块。

5.如权利要求4所述的数字水印嵌入装置，其特征是，所述辅助信息处理模块进一步包括：

安全信息接收单元，用于接收安全信息，并向所述辅助信息确定单元发送；

所述辅助信息确定单元，进一步接收安全信息接收单元发送的安全信息，根据所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息。

6.如权利要求5所述的数字水印嵌入装置，其特征是，所述辅助信息处理模块进一步包括：

帧序号处理单元，用于接收所述安全信息；并在所述帧序号接收单元判断所述原始多媒体帧为最后一帧时，接收所述帧序号接收单元发送的所述最后一帧原始多媒体帧的帧序号信息，根据所述安全信息和所述最后一帧原始多媒体帧的帧序号信息确定所述最后一帧原始多媒体帧的验证帧序号，将所述验证帧序号作为所述最后一帧的帧序号信息发送给所述辅助信息确定单元；

所述安全信息接收单元，进一步用于将所述安全信息向所述帧序号处理单元发送；

所述辅助信息确定单元，进一步接收所述帧序号处理单元发送的所述帧序号信息。

7.如权利要求6所述的数字水印嵌入装置，其特征是，所述帧序号处理单元，用于将所述安全信息转换为十进制并与所述最后一帧原始多媒体帧的帧序号相减，将相减的结果取绝对值，得到所述验证帧序号。

8.如权利要求6所述的数字水印嵌入装置，其特征是，所述辅助信息确定单元包括：

参数接收子单元，用于接收所述帧序号处理单元或所述帧序号接收单元发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息；以及接收所述安全信息；

加密子单元，用于接收所述参数接收子单元发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息和所述安全信息；利用所述安全信息对所述原始多媒体帧的帧序号信息进行加密，得到所述第一辅助信息；

辅助信息发送子单元，接收所述加密子单元发送的所述第一辅助信息，并发送给所述水印嵌入模块。

9.如权利要求6所述的数字水印嵌入装置，其特征是，所述辅助信息确定单元包括：

参数接收子单元，用于接收所述帧序号处理单元或所述帧序号接收单元发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息；以及接收所述安全信息；

运算子单元，用于接收所述参数接收子单元发送的所述原始多媒体帧的帧序号信息和所述安全信息；将所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息转换为二进制数，并对所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息中二进制位数较少的一个进行补位，使所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息的二进制位数相同；将二进制位数相同的所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息进行模二相加运算，或进行逻辑或运算，得到所述第一辅助信息；

辅助信息发送子单元，接收所述运算子单元发送的所述第一辅助信息，并发送给所述水印嵌入模块。

10.一种数字水印检测装置，其特征是，该装置包括：

辅助信息处理模块，用于接收嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息，根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；

水印检测模块，接收所述辅助信息处理模块发送的所述第二辅助信息，在所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定水印提取域，根据所述第二辅助信息在水印提取域中确定水印提取系数，从所述水印提取系数中提取数字水印信息；在所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定参考水印产生域，并根据所述参考水印产生域确定参考水印信息；将所述参考水印信息和提取的数字水印信息进行比较，得到检测结果。

11.如权利要求10所述的数字水印检测装置，其特征是，所述辅助信息处理模块，进一步用于接收安全信息，根据所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定所述第二辅助信息。

12.如权利要求11所述的数字水印检测装置，其特征是，所述水印检测模块，用于将所述嵌入数字水印的多媒体帧解码后得到的帧内预测残差确定为参考水印产生域，从所述参考水印产生域中得到参考水印信息，或将所述第二辅助信息作为参考水印信息。

13.如权利要求12所述的数字水印检测装置，其特征是，所述水印检测模块，用于将提取的数字水印信息和所述参考水印信息进行比较；若所述参考水印信息和提取的数字水印信息的比较结果为不同，则得到所述嵌入数字水印的多媒体帧被篡改的检测结果；若所述参考水印信息和提取的数字水印信息的比较结果为相同，则得到所述嵌入数字水印的多媒体帧未被篡改的检测结果。

14.一种数字水印嵌入方法，其特征是，该方法包括：

接收原始多媒体帧和所述原始多媒体帧的帧序号信息；

根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息；

根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息；

其中，所述根据所述第一辅助信息在所述原始多媒体帧中嵌入数字水印信息包括：

在所述原始多媒体帧中确定水印产生域和水印嵌入域，并根据所述水印产生域确定所述数字水印信息；

根据所述第一辅助信息在所述水印嵌入域中嵌入所述数字水印信息。

15.如权利要求14所述的数字水印嵌入方法，其特征是，所述根据所述第一辅助信息在所述水印嵌入域中嵌入所述数字水印信息包括：

根据所述第一辅助信息在所述水印嵌入域中确定水印嵌入系数，将所述数字水印信息嵌入所述水印嵌入系数中。

16.如权利要求15所述的数字水印嵌入方法，其特征是，所述根据所述第一辅助信息在所述水印嵌入域中确定水印嵌入系数包括：

将所述辅助信息的二进制的各比特位一一映射到所述水印嵌入域中各位置上，将所述水印嵌入域中对应的比特位为“1”的位置上的系数确定为所述水印嵌入系数，或将所述水印嵌入域中对应的比特位为“0”的位置上的系数确定为所述水印嵌入系数。

17.如权利要求14所述的数字水印嵌入方法，其特征是，所述数字水印信息为所述第一辅助信息。

18.如权利要求14所述的数字水印嵌入方法，其特征是，所述在所述原始多媒体帧中确定水印产生域和水印嵌入域包括：

将所述原始多媒体帧编码后得到的帧内预测残差确定为所述水印产生域，将所述原始多媒体帧编码后得到的帧间预测残差确定为所述水印嵌入域。

19.如权利要求14所述的数字水印嵌入方法，其特征是，根据所述原始多媒体帧的帧序号信息确定第一辅助信息包括：

获取安全信息；

根据所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息。

20.如权利要求19所述的数字水印嵌入方法，其特征是，所述根据所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息包括：

若所述原始多媒体帧是多媒体内容的最后一帧，则将所述安全信息转换为十进制并与所述原始多媒体帧的帧序号相减，将相减所得的结果取绝对值，得到验证帧序号；

根据所述安全信息和所述验证帧序号确定所述第一辅助信息。

21.如权利要求19所述的数字水印嵌入方法，其特征是，所述根据所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息确定所述第一辅助信息，包括：

利用所述安全信息对所述原始多媒体帧的帧序号进行加密，将加密结果确定为所述第一辅助信息。

22.如权利要求19所述的数字水印嵌入方法，其特征是，所述根据所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧字号信息确定所述第一辅助信息，包括：

将所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息转换为二进制数，并对所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息中二进制位数较少的一个进行补位，使所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息的二进制位数相同；将二进制位数相同的所述安全信息和所述原始多媒体帧的帧序号信息进行模二相加运算，或进行逻辑或运算，将运算结果确定为所述第一辅助信息。

23.如权利要求19所述的数字水印嵌入方法，其特征是，所述安全信息为用户密码。

24.一种数字水印检测方法，其特征是，该方法包括：

接收嵌入数字水印的多媒体帧和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息；

根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息；

根据所述第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒体帧中的数字水印信息进行检测；

其中，所述根据所述第二辅助信息对所述嵌入数字水印的多媒体帧中的数字水印信息进行检测，包括：

在所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定参考水印产生域和水印提取域，并根据所述参考水印产生域确定参考水印信息；

根据所述第二辅助信息从所述水印提取域提取数字水印信息；

将所述参考水印信息和提取的数字水印信息进行比较，得到检测结果。

25.如权利要求24所述的数字水印检测方法，其特征是，所述根据所述第二辅助信息从所述水印提取域提取数字水印信息，包括：

根据所述第二辅助信息在所述水印提取域中确定水印提取系数，从所述水印提取系数中提取数字水印信息。

26.如权利要求24所述的数字水印检测方法，其特征是，所述在所述嵌入数字水印的多媒体帧中确定参考水印产生域和水印提取域包括：

将所述嵌入数字水印的多媒体帧解码后得到的帧内预测残差确定为所述参考水印产生域，将所述嵌入数字水印的多媒体帧解码后得到的帧间预测残差确定为所述水印提取域。

27.如权利要求24所述的数字水印检测方法，其特征是，所述将所述参考水印信息和提取的数字水印信息进行比较，得到检测结果，包括：

若所述参考水印信息和提取的数字水印信息的比较结果为不同，则得到所述嵌入数字水印的多媒体帧被篡改的检测结果；若所述参考水印信息和提取的数字水印信息的比较结果为相同，则得到所述嵌入数字水印的多媒体帧未被篡改的检测结果。

28.如权利要求24所述的数字水印检测方法，其特征是，所述根据所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定第二辅助信息，包括：

获取安全信息；

根据所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定所述第二辅助信息。

29.如权利要求28所述的数字水印检测方法，其特征是，所述根据所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定所述第二辅助信息包括：

利用所述安全信息对所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号进行加密，将加密结果确定为所述第二辅助信息。

30.如权利要求28所述的数字水印检测方法，其特征是，所述根据所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息确定所述第二辅助信息包括：

将所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息转换为二进制数，并对所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息中二进制位数较少的一个进行补位，使所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息的二进制位数相同；将二进制位数相同的所述安全信息和所述嵌入数字水印的多媒体帧的帧序号信息进行模二相加运算，或进行逻辑或运算，将运算结果确定为所述第二辅助信息。

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