CN101472161A - 一种嵌入、移除水印的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入水印的方法，该方法包括：获取媒体信息，在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域，根据所述媒体信息生成恢复密码，将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域，利用所述恢复密码，将可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域。本发明还公开了一种嵌入水印的装置，一种移除水印的方法和装置以及一种水印认证系统。通过提供两种不同的水印信息，提高了信息安全的强度；同时，操作者自身的用户身份标识作为可逆水印信息被嵌入，能够在移除水印时检测出对媒体信息的修改，识别出非法篡改者的身份，有效地保护了信息的传输安全、版权信息等，从而实现了用户认证和内容防篡改。

Description

一种嵌入、移除水印的方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及信息安全技术，具体涉及一种嵌入、移除水印的方法、装置和系统。

背景技术

目前，随着多媒体技术的飞速发展及广泛应用，多媒体的数字化传播变得越来越频繁，图像、音频和视频等媒体信息已经日益成为人们日常生活的一部分。媒体信息具有强大的可移植性、高效性、快捷性及精确性，但同时，也出现了许多功能强大的媒体信息修改工具，这些工具的出现以及网络的广泛使用，使得盗版和对媒体信息的修改和传播变得轻而易举。

为了应对这种情况，传统的条件接收(Conditional Access)通过对用户身份进行认证，实行接入控制。但是合法用户一旦连接进入系统，便可以任意地篡改媒体信息。因此，如何保证媒体信息不被非法篡改，使得所述媒体信息可以作为证据被司法机关采信，是当前亟待解决的问题。

为了应对这种情况，当前存在一种码流加扰处理技术。所谓加扰处理技术就是通过一定的规则将码流中的码字顺序打乱，要想获得原始的码流，必须拥有正确的密钥才能对其进行解扰还原，由此媒体信息也才能被用户解码使用。因此，加扰处理技术能够有效地保护媒体信息免遭非法用户的篡改。

但是，加扰处理技术对于媒体信息保护的安全级别仍然不足以满足实际应用的需要，因为合法用户根据密钥可以对媒体信息进行解扰还原，而解扰还原后得到的媒体信息将不受保护，合法用户可以对其随意地进行篡改。因此，该技术虽然能在一定程度上防范非法用户，但对于合法用户对媒体信息的非法篡改则无能为力。

近年来兴起的数字水印技术能够很好地解决这一问题。数字水印技术是指使用信号处理的方法在媒体信息中嵌入标识信号，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，能够实现对媒体信息的版权追踪、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。

在当前的数字水印技术领域，有一种应用于视频领域的水印技术，其基本思想是预先设定水印信息，放大视频像素之间的差并把该水印信息嵌入像素差的最低有效位(Least Significant Bit，LSB)；认证恢复时，再通过提取像素差的最低有效位来获取水印信息并进而实现对原始图像的认证，认证通过之后再通过缩减像素之间的差来恢复原始的像素。以2×2的像素块为例，预设水印信息为110，嵌入及认证恢复过程如图1所示：2×2的表101中共有4个像素点系数值，用S(1，1)表示100，S(1，2)表示101，S(2，1)表示99，S(2，2)表示105。以表格101中的S(1，1)为基准，分别求其它三个像素系数与其的差值为1、-1、5，得到表格102，然后将预设的水印信息按照一定的顺序插入得到的差值系数中去。本例中的水印信息为110，系数差值按照之字形取出后排列得到1、-1、5的顺序，水印信息的各比特位与系数差值按顺序一一对应，分别将每个系数差值乘以2后再加上水印信息对应比特位的数字，即得：1×2+1＝3、-1×2+1＝-1、5×2+0＝10，即为表103，然后再将得到值加到作为基准的数字100上，得到嵌入水印信息之后的表格104，各像素值分别为103、99、110。表格104至表格108为认证恢复过程，具体处理流程如下：将被嵌入水印信息的各个像素点的值分别与像素块中的基准值100相减求差值，得到表格105，各差值分别为3、-1、10，将其按照嵌入水印信息的顺序(即与嵌入过程中的对应关系相同)进行排列并分别模2后向下取整(即取除以2之后的整数部分)得到1、-1、5，即为表106，得到的这些系数即为原始像素块中各像素系数与基准值100的差值，将此差值与基准值100求和即可以恢复出原始的像素信息，即为表107。同时，用被嵌入水印信息之后的差值(3、-1、10)分别减去原始差值信息(1、-1、5)乘以2得到的乘积，可以求出被嵌入的水印信息(1、1、0)。将此计算得出的水印信息与嵌入端的水印信息进行比较，如果相同则说明该媒体信息未被篡改，若不同则可判断出该媒体信息已经被非法篡改。

该技术通过嵌入水印的算法过程，实现了对媒体信息的保护；并且由于其像素中嵌入的水印信息的可逆性，恢复端能够消除该水印信息对于原始内容的影响。但是，该技术在安全性上存在着致命的缺陷：一旦嵌入端水印信息嵌入的技术细节泄漏或水印信息被窃取，攻击者、篡改者可以对获得的含水印信息的媒体信息进行篡改，然后对篡改后的媒体信息进行水印信息的嵌入操作，而恢复端由于提取出的是与嵌入端相同的水印信息，故而无法识别出该内容事实上已经被人篡改，从而发生漏检现象。可见，该可逆水印技术的安全性完全需要依靠算法的保密来保证，因此这种方案的可靠性不够高。

由以上可见，现有技术中的加扰处理技术无法防范合法用户对媒体信息的篡改，安全性不够高；水印技术能够在尽可能小的影响媒体信息的前提下，实现对媒体信息的保护，但是安全性较差，可靠性也比较低；因此，现有技术的这两种方案无法有效地保护媒体信息在传输过程中的安全性。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中安全性较差，无法防范合法用户对媒体信息的篡改的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明实施例提供一种嵌入水印的方法和装置，能够实现媒体信息的用户认证和内容防篡改。

一种嵌入水印的方法，包括：

获取媒体信息；

在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

根据所述媒体信息生成恢复密码；

将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域；

利用所述恢复密码，将可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域。

一种嵌入水印的装置，其特征在于，该装置包括：

第一媒体信息获取模块，用于获取媒体信息；

第一嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码设置模块，用于根据所述媒体信息生成恢复密码；

不可逆水印嵌入模块，用于将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域；

可逆水印嵌入模块，将可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域.

本发明实施例提供一种移除水印的方法和装置，能够实现水印移除和媒体信息的内容防篡改。

一种移除水印的方法，该方法包括：

获取媒体信息；

在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中移除可逆水印信息。

一种移除水印的装置，该装置包括：

第二媒体信息获取模块，用于获取媒体信息，所述媒体信息嵌入有可逆水印和不可逆水印；

第二嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码提取模块，用于从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

可逆水印移除模块，用于利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中去除可逆水印信息。

本发明实施例提供一种水印处理系统，能够实现媒体信息的用户认证和内容防篡改。

一种水印处理系统，包括：

嵌入水印的装置，所述嵌入水印的装置包括；

第一媒体信息获取模块，用于获取媒体信息；

第一嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码设置模块，用于根据所述媒体信息生成恢复密码；

不可逆水印嵌入模块，用于将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域；

可逆水印嵌入模块，将可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域。

移除水印的装置，所述移除水印的装置包括：

第二媒体信息获取模块，用于获取媒体信息，所述媒体信息嵌入有可逆水印和不可逆水印；

第二嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码提取模块，用于从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

可逆水印移除模块，用于利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中去除可逆水印信息。

本发明实施例还提供了一种水印认证系统，该系统包括：信息发布端、信息接收端和控制中心；

所述信息发布端，用于注册到控制中心，从控制中心得到用户身份标识信息和认证密码，根据所述用户身份标识信息和认证密码进行水印嵌入并发送给信息接收端；

所述信息接收端，用于注册到控制中心，从控制中心得到认证密码和信息发布端的用户身份标识信息，接收信息发布端发送的嵌入水印后的信息，根据认证密码恢复原始信息并提取用户身份信息，将其与从控制中心得到的用户身份标识信息进行比较，若相同则表示信息传输过程中未被篡改，否则表示信息已被篡改；

所述控制中心，用于接收信息发布端的注册请求，确认为合法用户则给信息发布端分配用户身份标识信息和认证密码；还用于接收信息接收端的注册请求，确认为合法用户则向其提供认证密码和信息发布端的用户身份标识。

由上述的技术方案可见，本发明实施例的这种水印信息的嵌入和移除的方法及装置，根据获得的恢复密码将用户身份标识作为可逆水印信息嵌入媒体信息中，并且将所述恢复密码嵌入到不可逆水印中。在移除水印时根据恢复密码提取该用户身份标识信息，能够实现对媒体信息双重保护，提高了信息的安全性，实现了内容防篡改。

附图说明

图1为现有可逆水印技术的数字水印嵌入与认证恢复过程示意图。

图2为本发明实施例中水印嵌入的流程示意图。

图3为本发明实施例中编码宏块组结构示意图。

图4为本发明实施例中水印移除的流程示意图。

图5为本发明实施例中进行水印嵌入的流程示意图。

图6为本发明实施例中进行水印移除的流程示意图。

图7为本发明实施例中水印认证系统的结构示意图。

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。

本发明实施例中，为了易于统一说明和方便理解，主要通过视频格式的媒体信息的水印嵌入和移除过程进行举例说明，容易理解，对于编码方式相对更加简单的媒体格式如静态图像及数字音频等的传输过程，同样可以应用本发明进行处理。

本发明实施例在发送信息时嵌入可逆水印信息和不可逆水印信息，并在接收时进行水印移除，若视频信息在传输过程中未被篡改，则接收视频信息并移除可逆水印后可以得到清晰的视频图像；若视频信息在传输过程中已被篡改，则移除可逆水印后无法得到清晰的视频图像，同时可以得知进行篡改操作的用户身份，从而通过上述方式，实现了用户认证和防篡改的作用。

图2为本发明实施例中进行水印嵌入的流程示意图，包括：

步骤201：获取媒体信息；

步骤202：在所述媒体信息确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

步骤203：根据所述媒体信息生成恢复密码；

步骤204：将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域；

步骤205：利用所述恢复密码，将所述可逆水印细细嵌入所述可逆水印嵌入域。

下面对上述水印嵌入水印的具体步骤进行详细说明：

步骤201～202中，在划分嵌入域的过程中，需要用到编码宏块组的概念。在视频信号中，视频信号以帧为单位进行传输。图3示出了编码宏块组的组成，I帧与其后的11帧组成一个帧组(GOP，Group of Pcitures)，从每帧中选择出相同区域的部分，如图3中所示的C1-C12所组成的集合就是一个编码宏块组。编码时，将经过运动估计和补偿后得到的预测残差作整数变换，得到频域系数，再将这些频域系数进行量化，得到频域量化系数，每帧中的宏块(C1、C2...C12)都由量化后的频域系数构成。

计算该编码宏块组中各宏块嵌入域内系数的权值，具体公式为：

Wt_Cx(a，b)＝T_Cx(a，b)-T_Cy(a′，b′)；        (1)

其中T_Cx＝Quan(Trans(MoComp(Cx))，qb)，x，y的取值范围均为1～12中的整数，x与y不相等；a、b表示C_x帧(当前帧)中系数的所在位置，a’、b’表示C_y帧(参照帧或基准帧)中系数的所在位置，它们可以是相对应的同样的位置，也可以根据实际情况选择不同的位置；MoComp(.)表示计算运动补偿后的残差；Trans(.)是指整数变换；Quan(.)表示量化；qb是指量化矩阵，T_Cx表示将宏块组中第x个宏块进行量化转换得到的结果。

应该说明的是，在保证x，y不相等的条件下，x和y的值可以任取，但是需要同时满足以下两个约束条件：第一，为了保证水印产生域和水印嵌入域的不相关性，任何一组中的x，y不能被其他组复用，即：处理完一组x，y之后，下一组中的x和y必须与前一组完全没有重叠；第二，为了保证数字水印的正常提取，在移除水印时所选择的x，y还必须完全与嵌入水印时用到的x，y一一对应。

进一步地，编码宏块组所包含的帧数一般随着具体的传输视频信号的格式和实际应用的需要的变化而变化，因此本实施例中仅是为了说明方便，而设每12帧为一个编码宏块组，并非用于限制本发明的应用范围。

在得到嵌入域内各系数的权值后，进行嵌入域的选择。在选择嵌入域的过程中，原则上只需要满足不可逆水印与可逆水印两个嵌入域互不重叠即可。较佳地，可逆水印嵌入域可以尽量在视频信息的低频域系数中进行选择，这样能够使可逆水印的嵌入对原始视频产生有效的干扰；而不可逆水印的嵌入则应考虑尽量在视频信息的中频域系数中进行选择，这样既可以提高不可逆水印信息对传输过程中压缩的鲁棒性，也能够降低不可逆水印信息对原始视频的视觉影响。根据上述原则，预先设置Threshold1、Threshold2两个门限值，且满足Threshold1远大于Threshold2，将各系数的权值按照如下公式进行判断并分成两类：

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Cx}(a,b)\∈\mathrm{Class}1& \mathrm{if\; abs}\left({\mathrm{Wt}}_{\mathrm{Cx}}(a,b)\right)\≥\mathrm{Threshold}1\\ \mathrm{Cx}(a,b)\∈\mathrm{Class}2& \mathrm{if\; abs}\left({\mathrm{Wt}}_{\mathrm{Cx}}(a,b)\right)\≤\mathrm{Threshold}2\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，abs(.)表示取绝对值运算；Class1称为可逆水印嵌入域，Class2称为不可逆水印嵌入域。

步骤203中，确定嵌入域之后，需要选择嵌入的水印信息和嵌入位置，水印信息具体分为可逆水印信息和不可逆水印信息。其中，可逆水印信息可以使用用户身份标识，能够实现对进行水印嵌入操作的用户身份的记录，从而方便接收时进行用户身份认证。所述用户身份标识，可以是网卡的MAC地址，或手机的出厂序列号等。实际进行水印嵌入时，需要一个辅助信息，该辅助信息用于产生不可逆水印信息和指示可逆水印信息的嵌入位置。不可逆水印信息，也称为恢复密码，用k表示。

由于视频信号中存在着多于一个的帧组，相应地存在着多于一个的宏块组，各个宏块组可以分别采用各不相同的恢复密码k₁k₂k₃...k_n，也可以所有宏块组全部采用同一个恢复密码k，主要依据对数字内容保密的强度而定。

所述的辅助信息产生过程如下：宏块组中各宏块的系数经过量化，在水印产生域中，选择出与认证密码的位数相等数量的系数对，然后将系数对中的两个系数之间的关系按如下公式转换成1和0：

$\left\{\begin{array}{cc}R\left(g\right)=1& \mathrm{if\; Cx}(c,d)\&GreaterEqual;\mathrm{Cx}(e,f)\\ R\left(g\right)=0& \mathrm{if\; Cx}(c,d)<\mathrm{Cx}(e,f)\end{array}\right.---\left(3\right)$

需要说明的是，上述公式中的Cx(c，d)表示系数对中的其中一个系数，Cx(e，f)表示另一个系数，不同系数对中所包含的系数是不能重用的，即从水印产生域中每次选出两个系数组成一个系数对，且每个系数都只能使用一次。

根据上述公式，经过计算可以得到一个1、0序列，这个序列与认证密码按位模2后相加得到一个新的序列，当该序列中0的个数大于1的个数时，序列取反，反之序列不变，如此得到的结果作为辅助信息。

需要特别说明的是，上述计算规则仅为示例说明，并非用于限定此序列的产生方式。还可以采用相反的规则：即 $\left\{\begin{array}{cc}R\left(g\right)=1& \mathrm{if\; Cx}(c,d)<\mathrm{Cx}(e,f)\\ R\left(g\right)=0& \mathrm{if\; Cx}(c,d)\&GreaterEqual;\mathrm{Cx}(e,f)\end{array}\right.$ 来产生所述1、0序列，也可以采取任何其他能够产生确定计算结果的规则来得到所述的1、0序列。

步骤204中，在确定嵌入域和辅助信息之后，从不可逆水印嵌入域中进一步选出部分系数嵌入不可逆水印信息。

其中，不可逆水印嵌入位置是根据嵌入域和辅助信息得到的，将属于Class2集合的系数按照顺序排列，与辅助信息进行按位对应：若属于Class2的系数个数少于辅助信息的位数(即用于嵌入不可逆水印的系数个数少于辅助信息的位数)，则按照一侧对齐的原则进行按位对应。辅助信息为1的比特位对应的为不可逆水印嵌入位置；辅助信息为0的比特位，与其对应的系数不做水印嵌入。

再根据不可逆水印嵌入域的系数中对应于辅助信息比特位为1的总个数，按照由低位到高位的顺序从辅助信息中选择出相同个数的比特位作为不可逆水印信息(同时也是恢复密码k)，将得到的该不可逆水印信息各位的值按照由低位到高位的顺序分别嵌入到所述不可逆水印嵌入位置中去，嵌入时的计算公式如下：

T_CxWM(i，j)＝T_C2(i′，j′)+sign(Wt_CxWM(i，j)，Wt_Cx(i，j))    (4)

其中即不可逆水印信息的一个比特位k(g)被嵌入到系数的权值Wt_Cx(a，b)中，得到Wt_CxWM(a，b)。由此经过水印嵌入，运动估计残差的量化值T_Cx(i，j)变为T_CxWM(i，j)。公式中的sign(x，y)函数表示该函数值为x，符号上取与y相同的符号，

表示向下取整。

步骤205中，在得到恢复密码k后，可以进行可逆水印的嵌入。将用二进制表示的恢复密码转换成十进制数(用n_g表示)，将可逆水印嵌入位置的系数按一定顺序排列，每个系数对应于可逆水印信息的一个比特位，将所有嵌入位置的系数权值Wt_Cx(a，b)的比特位中第n_g个位平面抬高一位，空出的位平面用于嵌入该系数所对应的可逆水印信息的比特位w(g)，则原始系数由T_Cx(a，b)变为嵌入水印后的系数T_CxWM(a，b)，用公式表示为如下形式：

T_CxWM(a，b)＝T_C2(a′，b′)+sign(Wt_CxWM(a，b)，Wt_Cx(a，b))    (6)

其中

在具体实施过程中，可逆水印信息的比特数与可逆水印嵌入域中系数的个数并不总是相等的，有可能出现可逆水印信息的比特数大于可逆水印嵌入域中系数的个数的情况，即编码宏块组的一帧中嵌入域内的系数个数不足以嵌入可逆水印信息的所有比特位。为此采取以下两种措施：

一、直接从用户身份标识中截取符合可逆水印容量的比特数，其余比特数舍弃，也就是说用户身份标识作为可逆水印信息被反复嵌入到GOP中的各帧当中，截取方式可以从高位截取，也可以从低位截取。该方法比较简单，但是在移除水印时将无法准确确认用户身份信息。

二、将用户身份标识作为可逆水印信息嵌入到整个GOP中的可逆水印嵌入位中，也就是说，若当前帧中的可逆水印嵌入系数个数不够，就将用户身份标识剩余的比特位嵌入下一帧，还不够则嵌入在下一帧中，直到将用户身份标识的所有比特位全部嵌入为止。该方法实现较为复杂，但能够在移除水印时准确地确认用户身份信息。

系统只能采用以上两项措施中的某一项，一旦选定一个，则嵌入水印和移除水印时必须采用相同的措施。

较佳地，根据具体视频信号保护的需要，还可以采用别的方法进行可逆水印信息的嵌入，比如将用二进制表示的k转换成十进制数，令n_g等于该十进制数，再将嵌入位置的系数权值Wt_Cx(a，b)的二进制表示形式抬高n_g个位平面，空出的n_g位用于嵌入可逆水印信息w中的n_g个比特位，则原始系数由T_Cx(a，b)变为嵌入水印后的系数T_CxWM(a，b)，具体的计算公式如下：

T_CxWM(a，b)＝T_C2(a′，b′)+sign(Wt_CxWM(a，b)，Wt_Cx(a，b))     (9)

其中 ${\mathrm{Wt}}_{\mathrm{CxWM}}(a,b)=\mathrm{abs}\left({\mathrm{Wt}}_{\mathrm{Cx}}(a,b)\right)\&times;2^{n_g}+w.$

图4为本发明实施例中移除水印的方法的流程示意图，包括：

步骤401：获取媒体信息；

步骤402：在所述媒体信息中可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

步骤403：从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

步骤404：利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中移除可逆水印信息。

下面对上述移除水印的步骤进行具体说明：

步骤401中～403中，移除水印的过程与嵌入过程对应，首先根据嵌入域和辅助信息得到水印嵌入位置，然后从其中含不可逆水印信息的系数中得出不可逆水印信息，则同时得到恢复密码k；利用恢复密码移除可逆水印信息，且不可逆水印嵌入域中的系数在水印移除过程中保持不变。恢复密码k的计算公式如下：

步骤404中，通过不可逆水印信息移除过程中得到的恢复密码k(g)来确定n_g，并以此移除水印信息w_R(g)，具体公式如下：

其中

表示接收到的视频信号中的系数权值，可以根据公式(1)得到。根据n_g移除可逆水印信息，恢复原始视频信号，得到恢复后的视频信号运动估计残差的量化值T_CxR，计算公式如下：

$T_{\mathrm{CxR}}=T_{C2}^{\&prime;}(a,b)+\mathrm{sign}({\mathrm{Wt}}_{\mathrm{CxR}}(a,b),{\mathrm{Wt}}_{\mathrm{CxWM}}^{\&prime;}(a,b))---\left(8\right)$

其中

若使用的恢复密码正确，n_g与嵌入水印时一致，则T_CxR与T_Cx也一样，视频信号将得到恢复。

移除过程与嵌入时对应，通过不可逆水印信息移除过程中得到的恢复密码k(g)来移除水印信息w_R(g)，具体公式如下：

其中

表示接收到的视频信号中的系数权值，可以根据公式(1)得到。根据恢复密码移除可逆水印信息，恢复原始视频信号，得到恢复后的视频信号运动估计残差的量化值T_CxR，计算公式如下：

$T_{\mathrm{CxR}}=T_{C2}^{\&prime;}(a,b)+\mathrm{sign}({\mathrm{Wt}}_{\mathrm{CxR}}(a,b),{\mathrm{Wt}}_{\mathrm{CxWM}}^{\&prime;}(a,b))---\left(11\right)$

其中

若使用的恢复密码正确，则n_g与嵌入水印时一致，T_CxR与T_Cx也一样，则视频信号将得到恢复。

为了更清楚地说明本发明中水印信息的嵌入和移除过程，以下通过具体处理过程作进一步的具体说明，图5示出了水印信息的嵌入过程流程示意图。

设认证密码AuKey为八位0、1序列，AuKey＝0111_0101；设定系数分类时的两个门限值分别为：Threshold1＝30，Threshold2＝2，用户身份标识为100_1110。如图5所示，嵌入过程的具体步骤如下：

步骤1：计算系数权值和不可逆水印嵌入辅助信息。

设图中所示矩阵501和矩阵502分别为某一个编码宏块组中C3和C2帧预测残差8×8分块的量化系数矩阵，矩阵501中单下划线所标注的8个系数和双下划线所标注的8个系数分别按照之字形取出排列成两个序列，这两个序列的系数分别与矩阵502中双下划线标注的8个系数对应相减，得到系数权值矩阵503。同时，矩阵501中删除线标注的的16个系数组成8组系数对，根据前文所述的公式(3)计算得出R，由R与AuKey按位模2相加后得到辅助信息1100_0110。

步骤2：根据门限值Threshold1和Threshold2对系数权值矩阵503中的系数进行选择，得出两类水印信息的嵌入域，如矩阵504所示，其中单下划线标注的系数所在位置为可逆水印嵌入域，双下划线标注的系数所在位置则为不可逆水印嵌入域。

步骤3：在嵌入域中嵌入不可逆水印和可逆水印。

根据步骤2得出的用于嵌入不可逆水印的候选系数为02_0010，根据步骤1得出辅助信息为1100_0110，将两序列左对齐排列，与辅助信息中等于1的比特位相对应的候选系数共有三位，则此三位用于嵌入不可逆水印信息，由于共有三个候选系数用于嵌入水印信息，因此取不可逆水印信息(即恢复密码k)为辅助信息的低三位110，对应于十进制的6。

将不可逆水印信息按公式(4)嵌入候选系数，得到嵌入后的结果为矩阵505中双下划线标注系数：1-1 0 0 1 0。

同时，在可逆水印嵌入域中嵌入可逆水印，由恢复密码k得到n_g＝6，因此将可逆水印嵌入域中的各候选系数转化为二进制形式后，将它们的第六个位平面抬高一位，然后将可逆水印信息(即用户身份标识)按位分别嵌入到对应的候选系数中去，嵌入后的结果如矩阵505中单下划线标注系数所示。

步骤4：将矩阵505中的单下划线标注系数和双下划线标注系数分别与矩阵502中的双下划线标注系数对应相加，得到矩阵506即为矩阵501(即C3帧)嵌入水印信息后的量化系数。

水印移除过程是嵌入过程的逆过程。在移除水印时，合法用户已知认证密码为AuKey＝0111_0101，水印移除过程如图6所示：

首先，与嵌入过程类似，首先通过嵌入水印信息的矩阵601和参考矩阵602计算得到差值矩阵602，再经过与设定的门限值比较后，得到水印嵌入域，如矩阵604所示，其中单下划线标注系数所在位置为可逆水印嵌入域，双下划线标注系数所在位置为不可逆水印嵌入域。已知认证密码AuKey＝0111_0101，计算矩阵601中删除线标注的8个系数对的大小关系得到8位的0、1序列，且所述的系数对的选择需要与嵌入过程中选择的系数对相同，将认证密码和有系数对得到的关系序列两个8位序列按位模2相与后，得到不可逆水印信息嵌入辅助信息为1100_0110。根据该辅助信息中值为1的比特位，对应得到矩阵604中不可逆水印嵌入域中嵌入了水印信息的系数，按顺序提取它们的最低有效位即得到不可逆水印信息110，即得到了恢复密码k，其对应的十进制数n_g为6。

再根据n_g提取出可逆水印嵌入域中各系数的第6个位平面，然后将该位平面从系数中移除，得到可逆水印嵌入前的系数差，如矩阵605中单下划线标注系数所示。从各系数的第6个位平面提取出的可逆水印信息为100_1110，从而识别出进行水印嵌入操作的用户身份标识。

最后，再将得到的矩阵605中的系数差分别加到矩阵602中的基准系数上，得到移除了可逆水印之后的量化系数，如矩阵606所示。比对矩阵606与图5中的矩阵501可知，当恢复密码正确、用户身份标识合法的情况下，嵌入前和移除后，可逆水印嵌入域中的量化系数完全相同。

应该说明的是，本实施例中可逆水印嵌入时还可以采用所述的另一种方法，相应的也需要采用对应的算法进行可逆水印的移除，不再进行具体说明。

本发明实施例中的嵌入水印的装置，包括：第一媒体信息模块、第一嵌入域设置模块、恢复密码设置模块、不可逆水印嵌入模块和可逆水印嵌入模块；

所述第一媒体信息模块，获取媒体信息；

所述第一嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

所述恢复密码设置模块，根据所述媒体信息生成恢复密码；

所述不可逆水印嵌入模块，将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域；

所述可逆水印嵌入模块，根据所述恢复密码，将所述不可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域。

所述第一媒体获取信息模块，进一步包括：

运动估计单元，对宏块组进行运动估计和运动补偿，得到预测残差，对所述预测残差进行量化，得到频域量化系数；

第一权值计算单元，计算得到各宏块的所述频域量化系数的权值。

所述第一嵌入域设置模块，进一步包括：

第一模值计算单元，对所述宏块中的各频域量化系数的权值取模，得到模值；

第一嵌入域选择单元，将模值大于等于第一门限值的对应系数集合确定为可逆水印嵌入域，模值小于等于第二门限值的对应系数集合确定为不可逆水印嵌入域，所述第一门限值大于所述第二门限值。

所述第一恢复密码设置模块包括：

第一辅助信息确定单元，用于根据所述频域量化系数确定辅助信；

第一恢复密码确定单元，用于根据所述辅助信息确定所述恢复密码。

所述第一辅助信息确定单元，包括：

第一处理单元，用于根据预先设定的认证密码，生成系数对关系序列；

第二处理单元，用于将所述认证密码和所述系数对关系序列按位模2相加后得到第一序列，当所述第一序列中1的个数大于等于0的个数时，将所述第一序列确定为所述辅助信息；当所述第一序列中1的个数少于0的个数时，将所述第一序列取反后得到第二序列，将所述第二序列确定为所述辅助信息。

所述第一处理单元进一步包括：

第一水印产生域确定单元，用于从所述视频信息中确定水印产生域，所述水印产生域与所述可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域均不重叠，且所述水印产生域包含与所述认证密码相同个数的频域量化系数对；

第一系数对生成单元，用于将所述频域量化系数对中的两个频域量化系数进行比较，前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列；

或者，前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列。

所述第一恢复密码确定单元包括：

第三处理单元，用于将所述辅助信息按位与所述不可逆水印嵌入域中的各频域量化系数一一对应，选择辅助信息中等于1的比特位所对应的频域量化系数为不可逆水印嵌入位置；

第四处理单元，用于按照所述不可逆水印嵌入位置的个数，从所述辅助信息中取相同个数的比特位作为所述恢复密码。

本发明实施例中的移除水印的装置，包括：第二媒体信息模块、第二嵌入域设置模块、恢复密码提取模块和可逆水印移除模块，其中：

第二媒体信息获取模块，用于获取媒体信息，所述媒体信息嵌入有可逆水印和不可逆水印；

第二嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码提取模块，用于从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

可逆水印移除模块，用于利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中去除可逆水印信息。

所述第二嵌入域设置模块，根据所述确定所述宏块中的可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

所述恢复密码提取模块，从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

所述可逆水印移除模块，利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中移除可逆水印。

所述第二嵌入域设置模块，进一步包括：

第二模值计算单元，用于对视频信息中各宏块中的各频域量化系数的权值取模，得到模值；

第二嵌入域选择单元，将模值大于等于第一门限值的对应系数集合确定为可逆水印嵌入域，模值小于等于第二门限值的对应系数集合确定为不可逆水印嵌入域，所述第一门限值大于所述第二门限值。

所述恢复密码提取模块进一步包括：

第二辅助信息确定单元，用于根据所述频域量化系数确定辅助信息；

第二恢复密码确定单元，根据所述辅助信息确定所述恢复密码。

其中，第二辅助信息确定单元包括：

第五处理单元，用于根据预先设定的认证密码，生成系数对关系序列；

第六处理单元，用于将所述认证密码和所述系数对关系序列按位模2相加后得到第一序列，当所述第一序列中1的个数大于等于0的个数时，将所述第一序列确定为所述辅助信息；当所述第一序列中1的个数少于0的个数时，将所述第一序列取反后得到第二序列，将所述第二序列确定为所述辅助信息。

所述第五处理单元进一步包括：

第二水印产生域确定单元，用于从所述视频信息中确定水印产生域，所述水印产生域与所述可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域均不重叠，且所述水印产生域包含与所述认证密码相同个数的频域量化系数对；

第二系数对生成单元，用于将所述频域量化系数对中的两个频域量化系数进行比较，前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列；

或者，前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列；

所述第二恢复密码确定单元包括：

第七处理单元，用于将所述辅助信息按位与所述不可逆水印嵌入域中的各频域量化系数一一对应，选择辅助信息中等于1的比特位所对应的频域量化系数为不可逆水印嵌入位置；

第八处理单元，用于按照所述不可逆水印嵌入位置的个数，从所述辅助信息中取相同个数的比特位作为所述恢复密码。

本发明实施例提供的水印处理系统，可以包括上述嵌入水印的装置和移除水印的装置，组合在一起使用，用于执行水印嵌入和移除的方法。

本发明实施例可以应用于结构如图7所示的嵌入、移除水印的系统，包括用户A701、用户B702和控制中心703，可以满足各种信息安全和防篡改的要求。其中用户A701和用户B702为系统用户，控制中心703负责存储和分配各用户的身份标识和认证密码，用户A和B可能为合法用户，也可能是非法用户。

系统工作的具体流程如下：

步骤1：用户A701通过认证系统，接入控制中心703所在域并在控制中心703注册，从控制中心703得到用户身份标识，用户身份标识可以在系统内唯一标识该用户，其中用户身份标识对于移动终端来说可以为手机出厂序列号，对于网络设备来说可以是网卡设备的MAC地址等。控制中心703确认用户的合法身份后向用户A701提供认证密码，控制中心703存储用户A701的上述用户信息。

步骤2：用户A701在信号中嵌入可逆水印和不可逆水印，然后将含水印的信号通过传输媒质发布。

步骤3：用户B702接收到含水印的信号，通过认证系统接入控制中心703并注册，控制中心703向用户B702提供认证密码，用户B702移除水印信息后可以得到原始信号。

需要指出的是，本发明实施例所提出的系统能够实现用户的分类管理和内容认证，步骤3仅是当用户B702是合法用户时的情况，对于其他情况如下表1所示：

 

用户性质	传输途中被篡改情况	移除后的视频
			合法用户	中途未被篡改	清晰视频，可用于法庭证据
合法用户	中途被合法用户篡改	模糊视频，不可用于法庭证据；可以提取用户身份标识，追查篡改者；
			合法用户	中途被非法用户篡改	模糊视频，不可用于法庭证据
非法用户	中途未被篡改	模糊视频，不可用于法庭证据
			非法用户	中途遭篡改	模糊视频，不可用于法庭证据

表1

由上述的实施例可见，本发明实施例通过嵌入可逆和不可逆水印，实现了信息传输过程中的用户认证和内容防篡改，解决了现有技术保护范围小及安全能力差的问题。同时，该方案实现方法简单，嵌入和移除过程的运算过程基本只进行大小比较和移位运算，因此方案的可靠性和稳定性较高。

进一步地，由于该方案能够实现对信息的用户认证和内容防篡改，使得数字内容在经历传播过程后仍然能够保有法律效力，从而可以被司法机关采信而用于法庭证据，解决了现有技术条件下数字媒体信息可以被随意篡改和复制从而不具有法律效力的问题。

本发明提供的嵌入和移除水印的方法，可以利用计算机程序实现，该计算机程序可以存储在一个可移动的存储介质中。

应该理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，为了说明方便，实施例中统一采用视频信号进行举例，但由于数字信号的基本原理及信号处理方式的相似性，容易理解，对于其他形式如数字音频及数字静态图像的信号，也同样可以应用本发明的精神实现用户认证和内容防篡改；同时，本发明实施例所述的仅为水印的处理过程，在进行水印嵌入前，对信号需要进行各种必要的编码处理和量化，嵌入水印信息后，还需要进行编码处理和量化等信号处理流程才能进行发送；同理，在接收端移除水印信息得到原始媒体信息后，也还需要进一步进行解码的处理流程，才能得到最终的视频/音频/图像等。因此，以上所述并非用于限定本发明的精神和保护范围，任何熟悉本领域的技术人员所做出的等同变化或替换，都应视为涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (38)

1、一种嵌入水印的方法，其特征在于，包括：

获取媒体信息；

在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

根据所述媒体信息生成恢复密码；

将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域；

利用所述恢复密码，将可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域。

2、根据权利要求1所述的嵌入水印的方法，其特征在于，所述媒体信息为视频信息，在获取媒体信息之后还包括：

对所述视频信息的宏块组进行运动估计，得到预测残差，对所述预测残差进行量化，得到频域量化系数；

计算得到各宏块的所述频域量化系数的权值。

3、根据权利要求2所述的嵌入水印的方法，其特征在于，所述在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域、不可逆水印嵌入域包括：

对所述宏块中的各频域量化系数的权值取模，得到模值；

将模值大于等于第一门限值的对应系数集合确定为可逆水印嵌入域，模值小于等于第二门限值的对应系数集合确定为不可逆水印嵌入域，所述第一门限值大于所述第二门限值。

4、根据权利要求2所述嵌入水印的方法，其特征在于，所述根据所述媒体信息生成恢复密码包括：

根据所述频域量化系数确定辅助信息；

根据所述辅助信息确定所述恢复密码。

5、根据权利要求4所述的嵌入水印的方法，其特征在于，所述根据所述频域量化系数确定辅助信息包括：

根据预先设定的认证密码，生成系数对关系序列；

将所述认证密码和所述系数对关系序列按位模2相加后得到第一序列，当所述第一序列中1的个数大于等于0的个数时，将所述第一序列确定为所述辅助信息；当所述第一序列中1的个数少于0的个数时，将所述第一序列取反后得到第二序列，将所述第二序列确定为所述辅助信息。

6、根据权利要求5所述的嵌入水印的方法，其特征在于，所述根据预先设定的认证密码生成系数对关系序列的步骤包括：

从所述媒体信息中确定水印产生域，所述水印产生域与所述可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域均不重叠，且所述水印产生域包含与所述认证密码相同个数的频域量化系数对；

将所述频域量化系数对中的两个频域量化系数进行比较，前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列；

或者，前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列。

7、根据权利要求4所述的嵌入水印的方法，其特征在于，所述根据所述辅助信息确定所述恢复密码包括：

将所述辅助信息按位与所述不可逆水印嵌入域中的各频域量化系数一一对应，选择辅助信息中等于1的比特位所对应的频域量化系数为不可逆水印嵌入位置；

按照所述不可逆水印嵌入位置的个数，从所述辅助信息中取相同个数的比特位作为所述恢复密码。

8、根据权利要求7所述的嵌入水印的方法，其特征在于，所述按照所述不可逆水印嵌入位置的个数，从所述辅助信息中取相同个数的比特位作为所述恢复密码包括：

从所述辅助信息的低位中取与所述不可逆水印嵌入位置的个数相同的比特位作为所述恢复密码。

9、根据权利要求7或8所述的嵌入水印的方法，其特征在于，所述将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域的步骤包括：

将所述恢复密码与所述不可逆水印嵌入位置一一对应，用所述恢复密码各比特位的值按照由低位到高位的顺序分别嵌入到所述不可逆水印嵌入位置的频域量化系数中，将嵌入所述恢复密码后得到的频域量化系数与参考量化系数矩阵中对应位置的频域量化系数相加，得到嵌入所述恢复密码后的量化系数，即所述恢复密码作为不可逆水印信息被嵌入到所述不可逆水印嵌入域中。

10、根据权利要求2所述的嵌入水印的方法，其特征在于，当所述可逆水印嵌入域中频域量化系数的个数大于等于所述可逆水印信息的比特位数时，所述利用所述恢复密码，将所述可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域包括：

将所述可逆水印嵌入域中的频域量化系数按顺序排列，所述可逆水印信息的每个比特位与所述频域量化系数一一对应；

按照恢复密码所表示的十进制数n_g，将所述可逆水印嵌入域的频域量化系数系数中第n_g个位平面抬高一位，空出一个位平面，将所述可逆水印信息各比特位依次嵌入空出的该位平面中，再将嵌入后得到的频域量化系数与参考量化系数矩阵中对应位置的频域量化系数相加，得到嵌入所述可逆水印信息后的频域量化系数；

或按照恢复密码所表示的十进制数n_g，将所述可逆水印嵌入域中的频域量化系数左移与n_g相等的位数，将可逆水印信息嵌入到所述频域量化系数左移后空出的比特位中，再将嵌入后得到的频域量化系数与参考量化系数矩阵中对应位置的频域量化系数相加，得到嵌入所述可逆水印信息后的频域量化系数。

11、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述可逆水印嵌入域中频域量化系数的个数小于所述可逆水印信息的比特位数时，所述利用所述恢复密码，将可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域的步骤包括：

从所述可逆水印信息中截取与所述可逆水印嵌入域中频域量化系数的个数相等的比特位作为第二可逆水印信息；

按照所述恢复密码所表示的十进制数n_g，将所述可逆水印嵌入域系数中第n_g个位平面抬高一位，空出一个位平面，将所述第二可逆水印信息的各比特位依次嵌入空出的该位平面中，再将嵌入后得到的频域量化系数与参考量化系数矩阵中对应位置的频域量化系数相加，得到嵌入所述第二可逆水印信息后的频域量化系数；

或按照恢复密码所表示的十进制数n_g，将所述可逆水印嵌入域中的频域量化系数左移与n_g相等的位数，将所述第二可逆水印信息嵌入到所述频域量化系数左移后空出的比特位中，再将嵌入后得到的频域量化系数与参考量化系数矩阵中对应位置的频域量化系数相加，得到嵌入所述第二可逆水印信息后的频域量化系数。

12、根据权利要求11所述的嵌入水印的方法，其特征在于，该方法之后进一步包括：

从所述可逆水印信息剩余的比特位中截取与所述可逆水印嵌入域中系数的个数相等的比特位作为下一个水印嵌入过程的可逆水印信息，重复所述嵌入过程，直至将用所述可逆水印信息的全部比特位嵌入完毕。

13、根据根据权利要求1所述的嵌入水印的方法，其特征在于，所述可逆水印信息包括用户身份标识。

14、一种嵌入水印的装置，其特征在于，该装置包括：

第一媒体信息获取模块，用于获取媒体信息；

第一嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码设置模块，用于根据所述媒体信息生成恢复密码；

不可逆水印嵌入模块，用于将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域；

可逆水印嵌入模块，将可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域。

15、根据权利要求14所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述媒体信息为视频信息，所述媒体信息获取模块，进一步包括：

运动估计单元，用于对所述视频信息的宏块组进行运动估计，得到预测残差，对所述预测残差进行量化，得到频域量化系数；

第一权值计算单元，用于计算得到各宏块的所述频域量化系数的权值。

16、根据权利要求15所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述第一嵌入域设置模块，进一步包括：

第一模值计算单元，用于对所述宏块中的各频域量化系数的权值取模，得到模值；

第一嵌入域选择单元，用于将模值大于等于第一门限值的对应系数集合确定为可逆水印嵌入域，模值小于等于第二门限值的对应系数集合确定为不可逆水印嵌入域，所述第一门限值大于所述第二门限值。

17、根据权利要求15所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述恢复密码设置模块包括：

第一辅助信息确定单元，用于根据所述频域量化系数确定辅助信息；

第一恢复密码确定单元，用于根据所述辅助信息确定所述恢复密码。

18、根据权利要求17所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述第一辅助信息确定单元包括：

第一处理单元，用于根据预先设定的认证密码，生成系数对关系序列；

第二处理单元，用于将所述认证密码和所述系数对关系序列按位模2相加后得到第一序列，当所述第一序列中1的个数大于等于0的个数时，将所述第一序列确定为所述辅助信息；当所述第一序列中1的个数少于0的个数时，将所述第一序列取反后得到第二序列，将所述第二序列确定为所述辅助信息。

19、根据权利要求18所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述第一处理单元进一步包括：

第一水印产生域确定单元，用于从所述视频信息中确定水印产生域，所述水印产生域与所述可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域均不重叠，且所述水印产生域包含与所述认证密码相同个数的频域量化系数对；

第一系数对生成单元，用于将所述频域量化系数对中的两个频域量化系数进行比较，前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列；

或者，前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列。

20、根据权利要求17所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述第一恢复密码确定单元包括：

第三处理单元，用于将所述辅助信息按位与所述不可逆水印嵌入域中的各频域量化系数一一对应，选择辅助信息中等于1的比特位所对应的频域量化系数为不可逆水印嵌入位置；

第四处理单元，用于按照所述不可逆水印嵌入位置的个数，从所述辅助信息中取相同个数的比特位作为所述恢复密码。

21、一种移除水印的方法，其特征在于，该方法包括：

获取媒体信息；

在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中移除可逆水印信息。

22、根据权利要求21所述移除水印的方法，其特征在于，所述媒体信息为视频信息，所述媒体信息包括所述视频信息中各宏块的频域量化系数和频域量化系数的权值。

23、根据权利要求22所述移除水印的方法，其特征在于，所述在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域包括：

对所述宏块中的各频域量化系数的权值取模，得到模值；

将模值大于等于第一门限值的对应系数集合确定为可逆水印嵌入域，模值小于等于第二门限值的对应系数集合确定为不可逆水印嵌入域，所述第一门限值大于所述第二门限值。

24、根据权利要求22所述移除水印的方法，其特征在于，所述从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码包括：

根据所述频域量化系数确定辅助信息；

根据所述辅助信息从所述不可逆水印嵌入域中提取所述恢复密码。

25、根据权利要求24所述移除水印的方法，其特征在于，所述根据所述频域量化系数确定辅助信息包括：

根据预先设定的认证密码，生成系数对关系序列；

将所述认证密码和所述系数对关系序列按位模2相加后得到第一序列，当所述第一序列中1的个数大于等于0的个数时，将所述第一序列确定为所述辅助信息；当所述第一序列中1的个数少于0的个数时，将所述第一序列取反后得到第二序列，将所述第二序列确定为所述辅助信息。

26、根据权利要求25所述移除水印的方法，其特征在于，所述根据预先设定的认证密码生成系数对关系序列的步骤包括：

从所述媒体信息中确定水印产生域，所述水印产生域与所述可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域均不重叠，且所述水印产生域包含与所述认证密码相同个数的频域量化系数对；

将所述频域量化系数对中的两个频域量化系数进行比较，前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列；

或者，前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列。

27、根据权利要求24所述移除水印的方法，其特征在于，所述根据所述辅助信息从所述不可逆水印嵌入域中提取所述恢复密码包括：

将所述辅助信息按位与所述不可逆水印嵌入域中的各频域量化系数一一对应，选择辅助信息中等于1的比特位所对应的频域量化系数为不可逆水印嵌入位置；

按照所述不可逆水印嵌入位置的个数，从所述辅助信息中取相同个数的比特位作为所述恢复密码。

28、根据权利要求27所述移除水印的方法，其特征在于，所述按照所述不可逆水印嵌入位置的个数，从所述辅助信息中取相同个数的比特位作为所述恢复密码包括：

从所述辅助信息的低位中取与所述不可逆水印嵌入位置的个数相同的比特位作为所述恢复密码。

29、根据权利要求27或28所述移除水印的方法，其特征在于，所述利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中去除可逆水印包括：

将所述可逆水印嵌入域中的频域量化系数按顺序排列，所述可逆水印信息的每个比特位与所述频域量化系数一一对应；

按照恢复密码所表示的十进制数n_g，将所述可逆水印嵌入域的频域量化系数中第n_g个位平面抽去，再将抽去所述位平面之后的频域量化系数与参考量化系数矩阵中对应位置的频域量化系数相加，得到去除可逆水印信息后的频域量化系数；

或者，按照恢复密码所表示的十进制数n_g，将所述可逆水印嵌入域中的频域量化系数中与该十进制数相等数目的最低n_g个比特位抽去，所述被抽去的比特位为被嵌入的可逆水印信息，将抽去所述位平面之后的频域量化系数与参考量化系数矩阵中对应位置的频域量化系数相加，得到去除可逆水印信息后的频域量化系数。

30、一种移除水印的装置，其特征在于，该装置包括：

第二媒体信息获取模块，用于获取媒体信息，所述媒体信息嵌入有可逆水印和不可逆水印；

第二嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码提取模块，用于从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

可逆水印移除模块，用于利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中去除可逆水印信息。

31、根据权利要求30所述的移除水印的装置，其特征在于，所述媒体信息为视频信息，所述媒体信息包括所述视频信息中各宏块的频域量化系数和所述频域量化系数的权值。

32、根据权利要求31所述的移除水印的装置，其特征在于，所述第二嵌入域设置模块，进一步包括：

第二模值计算单元，用于对所述宏块中的各频域量化系数的权值取模，得到模值；

第二嵌入域选择单元，用于将模值大于等于第一门限值的对应系数集合确定为可逆水印嵌入域，模值小于等于第二门限值的对应系数集合确定为不可逆水印嵌入域，所述第一门限值大于所述第二门限值。

33、根据权利要求31所述的移除水印的装置，其特征在于，所述恢复密码提取模块包括：

第二辅助信息确定单元，用于根据所述频域量化系数确定辅助信息；

第二恢复密码确定单元，根据所述辅助信息确定所述恢复密码。

34、根据权利要求33所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述第二辅助信息确定单元包括：

第五处理单元，用于根据预先设定的认证密码，生成系数对关系序列；

第六处理单元，用于将所述认证密码和所述系数对关系序列按位模2相加后得到第一序列，当所述第一序列中1的个数大于等于0的个数时，将所述第一序列确定为所述辅助信息；当所述第一序列中1的个数少于0的个数时，将所述第一序列取反后得到第二序列，将所述第二序列确定为所述辅助信息。

35、根据权利要求34所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述第五处理单元进一步包括：

第二水印产生域确定单元，用于从所述视频信息中确定水印产生域，所述水印产生域与所述可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域均不重叠，且所述水印产生域包含与所述认证密码相同个数的频域量化系数对；

第二系数对生成单元，用于将所述频域量化系数对中的两个频域量化系数进行比较，前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列；

或者，前一个频域量化系数小于后一个频域量化系数时，记为1；前一个频域量化系数大于等于后一个频域量化系数时，记为0；按照这种方法遍历全部系数对，得到所述系数对关系序列。

36、根据权利要求33所述的嵌入水印的装置，其特征在于，所述第二恢复密码确定单元包括：

第七处理单元，用于将所述辅助信息按位与所述不可逆水印嵌入域中的各频域量化系数一一对应，选择辅助信息中等于1的比特位所对应的频域量化系数为不可逆水印嵌入位置；

第八处理单元，用于按照所述不可逆水印嵌入位置的个数，从所述辅助信息中取相同个数的比特位作为所述恢复密码。

37、一种水印处理系统，其特征在于，包括：

嵌入水印的装置，所述嵌入水印的装置包括；

第一媒体信息获取模块，用于获取媒体信息；

第一嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码设置模块，用于根据所述媒体信息生成恢复密码；

不可逆水印嵌入模块，用于将所述恢复密码嵌入所述不可逆水印嵌入域；

可逆水印嵌入模块，将可逆水印信息嵌入所述可逆水印嵌入域。

移除水印的装置，所述移除水印的装置包括：

第二媒体信息获取模块，用于获取媒体信息，所述媒体信息嵌入有可逆水印和不可逆水印；

第二嵌入域设置模块，用于在所述媒体信息中确定可逆水印嵌入域和不可逆水印嵌入域；

恢复密码提取模块，用于从所述不可逆水印嵌入域中提取恢复密码；

可逆水印移除模块，用于利用所述恢复密码，从所述可逆水印嵌入域中去除可逆水印信息。

38、一种水印认证系统，其特征在于，该系统包括：信息发布端、信息接收端和控制中心；

所述信息发布端，用于注册到控制中心，从控制中心得到用户身份标识信息和认证密码，根据所述用户身份标识信息和认证密码进行水印嵌入并发送给信息接收端；

所述信息接收端，用于注册到控制中心，从控制中心得到认证密码和信息发布端的用户身份标识信息，接收信息发布端发送的嵌入水印后的信息，根据认证密码恢复原始信息并提取用户身份信息，将其与从控制中心得到的用户身份标识信息进行比较，若相同则表示信息传输过程中未被篡改，否则表示信息已被篡改；

所述控制中心，用于接收信息发布端的注册请求，确认为合法用户则给信息发布端分配用户身份标识信息和认证密码；还用于接收信息接收端的注册请求，确认为合法用户则向其提供认证密码和信息发布端的用户身份标识。

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