CN101668170A - 一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法 - Google Patents
一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101668170A CN101668170A CN200910192627A CN200910192627A CN101668170A CN 101668170 A CN101668170 A CN 101668170A CN 200910192627 A CN200910192627 A CN 200910192627A CN 200910192627 A CN200910192627 A CN 200910192627A CN 101668170 A CN101668170 A CN 101668170A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- watermark
- frame
- digital television
- television program
- discrete cosine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 9
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
- Editing Of Facsimile Originals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法，包括水印的潜入和提取，所述水印的嵌入通过设置在用户端的解码器里的水印嵌入模块实现，且所述水印同时嵌入在多媒体数据的I帧和其他数据帧。本发明工作于数字电视广播系统的用户端，在用户端将用户信息相关水印嵌入到数字电视节目视频中。水印嵌入在视频I帧和非I帧同时进行，水印提取只在I帧进行，当I帧丢失时，非I帧被编码为新的I帧，水印信息仍然能够正确提取。本发明可对数字电视节目版权进行保护，并且能够对盗版源进行追踪。
Description
技术领域
本发明属于多媒体信号处理领域，特别是涉及一种基于压缩域的数字电视节目版权保护方法。
背景技术
随着数字电视的普及，高清的数字电视节目跟着数字机顶盒一起进入了千家万户。这个技术在给用户带来高清视频的同时，也给数字电视节目的版权保护带来了新的问题。由于数字视频可以被无失真地复制，因此，用户可以轻易获得高质量的非法视频节目并通过网络分发非法拷贝。数字节目版权的保护问题已经成为当前迫切需要解决的问题之一。
传统的数字电视系统，已经可以在数据传输环节对节目进行保护，但是数据被用户合法解码并播放后，仍然存在非法复制的可能。因此，有必要在传统数字电视系统的基础上引入新的版权保护技术，以更好地保护数字电视节目的版权。
数字水印技术是近几年才发展起来的信息隐藏学的分支。最早提出数字水印技术的概念就是为了进行多媒体数据的版权保护。数字水印技术用于版权保护的原理如下：数字媒体所有者使用密钥生成水印，将其嵌入原始载体对象中，然后公开发布带有水印的数字媒体。当该作品被盗版或出现版权纠纷时，所有者可以使用密钥，从盗版作品或水印作品中提取水印信号作为依据，从而表明对作品内容的所有权，保护自己的权益。数字水印技术由于自身的特点在解决数字媒体保护等问题时具有很好的效果。
为了便于在一定带宽上的传输，数字节目常常是以压缩形式存在的。国际上已经制定的视频压缩标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263和H.264等，但在广播电视行业内，使用最为广泛的是MPEG-2标准。我国数字电视卫星传输标准和有线电视传输标准都采用MPEG-2压缩标准编码。在我国，使用MPEG-2标准的广播电视卫星上的视频编解码器、有线电视终端的数字机顶盒已经占领了广播电视领域绝大多数的市场份额。
目前，我国数字电视节目版权保护方案多数都是在数字电视广播系统的服务器端对视频进行编码的过程中将带有版权信息的水印嵌入到视频中的。这种方法取得了一定的效果，视频被非法录制并传播后，版权信息仍不丢失。但是，该方案只能嵌入视频节目的版权信息而无法嵌入用户的信息。当发现非法视频时，通过水印只能确认视频版权，而无法对非法拷贝者进行追踪。如果水印的嵌入能够在数字电视广播系统的用户端进行，便可利用用户信息生成相关水印，从而实现盗版追踪的功能。
因此，研究内嵌于MPEG-2解码器的视频水印技术及其系统，在数字电视广播系统的用户端实现水印的嵌入，具有非常重要的现实意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法，可以通过检测MPEG-2视频数据中是否存在期待的水印，确定MPEG-2视频数据的版权以及盗版的源头。
为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：
一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法，包括水印的潜入和提取，所述水印的嵌入通过设置在用户端的解码器里的水印嵌入模块实现，且所述水印同时嵌入在多媒体数据的I帧和其他数据帧。
本发明通过以下关键技术实现版权保护系统的以上功能：
1)在数字电视广播系统的客户端实现水印嵌入，从而使得水印带有用户信息；水印嵌入在多媒体数据，特别是MPEG-2解码压缩码流的过程中进行，直接输出带有水印信息的原始视频文件。
2)在视频的非I帧中嵌入水印，当I帧丢失时，非I帧被编码为I帧，水印仍然能够被正确提取。在非I帧嵌入水印时，首先对帧进行完全解码，得到完整的帧图像后再对其进行DCT编码。编码时各宏块使用不同的量化因子，量化因子的确定遵从MPEG-2编码器确定宏块量化因子的规则，成功编码并获得完整DCT系数后，再进行水印嵌入。最后进行反DCT变换，输出带有水印的帧图像。
本发明与现有数字电视节目版权保护方法相比有以下优点：
1、工作于数字广播电视节目客户端，可利用用户信息生成相关水印，从而实现盗版追踪功能；
2、在多媒体数据流，特别是MPEG-2解码视频流的过程中实现水印嵌入，具有更好的实时性；
3、在视频的I帧和非I帧嵌入相同的水印，当I帧丢失时，非I帧被编码为新的I帧，系统仍然可以从新I帧中提取水印，从而提高了系统抵抗帧删除、帧交换等攻击的鲁棒性。
附图说明
图1是本发明所述数字电视节目版权保护方法示意图；
图2是本发明所述数字电视节目版权保护方法抗时间同步攻击的原理示意图，其中，“zsu”表示水印信息，图2(a)是现有方法正常情况下正确提取水印的场景；图2(b)是现有方法受到帧删除攻击后无法正确提取水印的场景；图2(c)是本发明所述方法抗时间同步攻击原理示意图；
图3是使用本发明所述方法在视频标准测试序列“Flower Garden”压缩码流中嵌入水印的实验结果图；
图4是本发明所述方法对帧删除攻击的鲁棒性测试图，其中横轴是帧删除数，纵轴是水印提取正确率；
图5是本发明所述方法对帧插入攻击的鲁棒性测试图，其中横轴是帧插入数，纵轴是水印提取正确率；
图6是本发明所述方法对帧交换攻击的鲁棒性测试图，其中横轴是帧交换对数，纵轴是水印提取正确率。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明的示意图如附图1所示，原始视频经过MPEG-2编码后，由数字广播电视服务器作为发送端，传输至接收端(用户端)，在用户端的数字机顶盒上根据权限控制进行水印嵌入操作，然后通过播放终端播放该视频文件，如果用户进行非法录像，则截获非法视频后，可通过提取水印确定盗版的源头。
图2是本发明所述数字电视节目版权保护方法抗时间同步攻击的原理示意图，其中，“zsu”表示水印信息，图2(a)是现有方法正常情况下正确提取水印的场景；图2(b)是现有方法受到帧删除攻击后无法正确提取水印的场景；图2(c)是本发明所述方法抗时间同步攻击原理示意图，通过图2(c)可见，当I帧丢失时，P帧或B帧将被编码为I帧，并进行水印提取，有效克服了删除I帧或替换I帧所导致的水印提取失败的问题。
本发明在I帧嵌入水印的具体操作步骤如下：
11)生成水印信息M；
12)对I帧数据进行局部解码，得到I帧图像的离散余弦变换系数；
13)通过修改离散余弦变换系数，将水印信息M嵌入其中；
14)将修改后的离散余弦变换系数写回多媒体数据流中并进行完全解码，输出带水印信息的I帧图像。
本发明对其他数据帧(P帧，和/或B帧)嵌入水印的具体操作包括如下步骤：
21)对多媒体数据流的其他数据帧进行完全解码，得到完整的帧图像数据；
22)对得到的帧图像数据进行离散余弦变换编码，从而得到其他数据帧图像的离散余弦变换系数；
23)修改离散余弦变换系数，将水印信息M嵌入其中；
24)对其他数据帧的离散余弦变换系数进行离散余弦反变换，输出带水印信息的其他数据帧图像。
步骤22)在进行离散余弦变换编码时，各宏块使用不同的量化因子，量化因子的确定根据MPEG-2编码器在编码I帧图像时所确定宏块量化因子的规则。
下面以具体的视频帧为例对本发明做进一步详细的说明。
所采用的视频帧如附图3所示，图3中，视频帧大小为704×576，以8Mbits/s码率进行MPEG-2编码，编码长度是80帧，色度格式为4:2:0。GOP长度为12，其中包含1个I帧。每个序列有7个I帧。水印嵌入在I帧的色度块的DCT的DC系数中，每个I帧中嵌入相同的字符串水印“zsu”。图3(a)显示了视频序列“Flower Garden”未嵌入水印时的帧图像，图3(b)显示了使用本发明所述的数字电视节目版权保护方法嵌入数字水印后的帧图像。由图可见，使用本发明所述方法嵌入水印后的帧图像与未嵌入水印的帧图像在视觉上无明显差异，满足不可见性要求。
图4为视频标准测试序列“Flower Garden”受到帧删除攻击后的水印检测性能。按说明书中的水印嵌入过程得到带水印视频，进行帧删除攻击，再进行水印提取，统计水印提取正确率。其中，水印提取正确率的的计算公式如下：
在本实验中，NI＝7，NT＝10。
可见，本发明所述方法对于帧删除攻击具有鲁棒性。
图5为视频标准测试序列“Flower Garden”受到帧插入攻击后的水印检测性能。通过水印嵌入过程得到带水印视频，然后进行帧插入攻击，再进行水印提取，统计水印提取正确率。本文中，水印提取正确率的计算公式如下：
在本实验中，NI＝7，NT＝10。
可见，本发明所述方法对于帧插入攻击具有鲁棒性。
图6为视频标准测试序列“Flower Garden”受到帧交换攻击后的水印检测性能。按说明书中的水印嵌入过程得到带水印视频，然后进行帧交换攻击，再进行水印提取，统计水印提取正确率。本文中，水印提取正确率的的计算公式如下：
在本实验中，NI＝7，NT＝10。本发明所述方法对于帧交换具有鲁棒性。
Claims (6)
1、一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法，包括水印的嵌入和提取，其特征在于所述水印的嵌入通过设置在用户端的解码器里的水印嵌入模块实现，且所述水印同时嵌入在多媒体数据的I帧和其他数据帧。
2、根据权利要求1所述的数字电视节目版权保护的方法，其特征在于在多媒体数据的I帧嵌入水印的具体操作步骤如下：
11)生成水印信息M；
12)对I帧数据进行局部解码，得到I帧图像的离散余弦变换系数；
13)通过修改离散余弦变换系数，将水印信息M嵌入其中；
14)将修改后的离散余弦变换系数写回多媒体数据流中并进行完全解码，输出带水印信息的I帧图像。
3、根据权利要求1所述的数字电视节目版权保护的方法，其特征在于所述其他数据帧为P帧，和/或B帧。
4、根据权利要求3所述的数字电视节目版权保护的方法，其特征在于对其他数据帧嵌入水印的具体操作包括如下步骤：
21)对多媒体数据流的其他数据帧进行完全解码，得到完整的帧图像数据；
22)对得到的帧图像数据进行离散余弦变换编码，从而得到其他数据帧图像的离散余弦变换系数；
23)修改离散余弦变换系数，将水印信息M嵌入其中；
24)对其他数据帧的离散余弦变换系数进行离散余弦反变换，输出带水印信息的其他数据帧图像。
5、根据权利要求1至4任一项所述的数字电视节目版权保护的方法，其特征在于所述水印提取操作针对多媒体数据的I帧。
6、根据权利要求5所述的数字电视节目版权保护的方法，其特征在于当多媒体数据的I帧丢失时，其他数据帧被编码成I帧，以进行水印提取操作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910192627A CN101668170A (zh) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | 一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910192627A CN101668170A (zh) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | 一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101668170A true CN101668170A (zh) | 2010-03-10 |
Family
ID=41804575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910192627A Pending CN101668170A (zh) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | 一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101668170A (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101917611A (zh) * | 2010-08-31 | 2010-12-15 | 北京德博正业科技有限公司 | 能够追踪传播源的视频输出装置 |
| CN102065325A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-05-18 | 南京理工大学 | 支持预览和追踪非授权分发的多媒体版权保护的方法 |
| WO2013056436A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Thomson Licensing | System and method for automatic content program discovery |
| CN105100959A (zh) * | 2014-05-06 | 2015-11-25 | 北京金石威视科技发展有限公司 | 一种取证标记方法、装置及数字家庭影院 |
| CN105657453A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 华为技术有限公司 | 一种利用数字指纹技术保护视频的方法及装置 |
| CN108605157A (zh) * | 2016-02-09 | 2018-09-28 | 埃洛伊·莫利纳斯·隆巴尔 | 用于同步视频和数据的方法和系统 |
| CN108696713A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-23 | 苏州科达科技股份有限公司 | 码流的安全测试方法、装置及测试设备 |
| CN108810570A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 安磊 | 人工智能视频基因加密方法、装置及设备 |
| CN109309869A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-02-05 | 东方网力科技股份有限公司 | 一种水印嵌入方法、装置及存储介质 |
| CN110312138A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-10-08 | 北京大学 | 一种基于时序残差卷积建模的高嵌入容量视频隐写方法和系统 |
| CN111541897A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-14 | 西安万像电子科技有限公司 | 数据传输方法及装置 |
| CN112487369A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-12 | 湖南大学 | 一种抗帧丢失的gif动态图像版权认证方法 |
| US11147802B2 (en) | 2016-02-25 | 2021-10-19 | Shenzhen Targetrx, Inc. | Substituted oxadiazole chemical compound and composition containing said chemical compound and use thereof |
| CN114821432A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-29 | 杭州电子科技大学 | 基于离散余弦变换的视频目标分割对抗攻击方法 |
-
2009
- 2009-09-23 CN CN200910192627A patent/CN101668170A/zh active Pending
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101917611A (zh) * | 2010-08-31 | 2010-12-15 | 北京德博正业科技有限公司 | 能够追踪传播源的视频输出装置 |
| CN102065325A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-05-18 | 南京理工大学 | 支持预览和追踪非授权分发的多媒体版权保护的方法 |
| CN102065325B (zh) * | 2010-12-30 | 2012-12-12 | 南京理工大学 | 支持预览和追踪非授权分发的多媒体版权保护的方法 |
| WO2013056436A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Thomson Licensing | System and method for automatic content program discovery |
| US9197946B2 (en) | 2011-10-19 | 2015-11-24 | Thomson Licensing | System and method for automatic content program discovery |
| CN105100959A (zh) * | 2014-05-06 | 2015-11-25 | 北京金石威视科技发展有限公司 | 一种取证标记方法、装置及数字家庭影院 |
| CN105657453A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 华为技术有限公司 | 一种利用数字指纹技术保护视频的方法及装置 |
| CN108605157A (zh) * | 2016-02-09 | 2018-09-28 | 埃洛伊·莫利纳斯·隆巴尔 | 用于同步视频和数据的方法和系统 |
| US11147802B2 (en) | 2016-02-25 | 2021-10-19 | Shenzhen Targetrx, Inc. | Substituted oxadiazole chemical compound and composition containing said chemical compound and use thereof |
| CN108696713B (zh) * | 2018-04-27 | 2021-08-24 | 苏州科达科技股份有限公司 | 码流的安全测试方法、装置及测试设备 |
| CN108696713A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-23 | 苏州科达科技股份有限公司 | 码流的安全测试方法、装置及测试设备 |
| CN108810570A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 安磊 | 人工智能视频基因加密方法、装置及设备 |
| CN109309869A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-02-05 | 东方网力科技股份有限公司 | 一种水印嵌入方法、装置及存储介质 |
| CN109309869B (zh) * | 2018-09-11 | 2021-01-26 | 东方网力科技股份有限公司 | 一种水印嵌入方法、装置及存储介质 |
| CN110312138B (zh) * | 2019-01-04 | 2020-08-11 | 北京大学 | 基于时序残差卷积建模的高嵌入容量视频隐写方法和系统 |
| CN110312138A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-10-08 | 北京大学 | 一种基于时序残差卷积建模的高嵌入容量视频隐写方法和系统 |
| CN111541897A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-14 | 西安万像电子科技有限公司 | 数据传输方法及装置 |
| CN112487369A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-03-12 | 湖南大学 | 一种抗帧丢失的gif动态图像版权认证方法 |
| CN114821432A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-29 | 杭州电子科技大学 | 基于离散余弦变换的视频目标分割对抗攻击方法 |
| CN114821432B (zh) * | 2022-05-05 | 2022-12-02 | 杭州电子科技大学 | 基于离散余弦变换的视频目标分割对抗攻击方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101668170A (zh) | 一种抗时间同步攻击的数字电视节目版权保护的方法 | |
| US8406311B2 (en) | System and method for embedding additional information in video data | |
| TW503664B (en) | Method and apparatus for embedding data in encoded digital bitstreams | |
| CN101166260B (zh) | 图像编码和移除水印的方法及装置 | |
| Du et al. | Lossless authentication of MPEG-2 video | |
| US20060107056A1 (en) | Techniques to manage digital media | |
| TWI508540B (zh) | 一種資料處理方法和系統 | |
| CN101651834B (zh) | 视频数字水印嵌入方法及其装置 | |
| US20050265576A1 (en) | Video watermarking method and apparatus, and video content protecting method and apparatus using video watermarking | |
| CN101668185A (zh) | 一种视频监控系统及其视频数据认证方法 | |
| CN105100959A (zh) | 一种取证标记方法、装置及数字家庭影院 | |
| CN105915912A (zh) | 一种mpeg-2压缩域视频脆弱水印嵌入及检测方法 | |
| Patel et al. | A survey on digital video watermarking | |
| Elrowayati et al. | HEVC watermarking techniques for authentication and copyright applications: Challenges and opportunities | |
| CN101409818A (zh) | 一种基于数字水印和条件接收技术的数字电视版权管理系统 | |
| CN101252683A (zh) | 多功能水印摄像机 | |
| CN100387062C (zh) | 一种带补偿的保护mpeg-2视频数据的方法 | |
| Maung et al. | Authentication of MP4 file by perceptual hash and data hiding | |
| CN101238731A (zh) | 用于视频版权保护的方法和系统 | |
| Li et al. | Hardware implementations of video watermarking | |
| Park et al. | Invertible semi-fragile watermarking algorithm distinguishing MPEG-2 compression from malicious manipulation | |
| CN1976437A (zh) | 具有水印加密的编解码设备 | |
| CN101976323B (zh) | 基于视频gop的用户拷贝快速生成方法 | |
| CN103379325A (zh) | 一种面向版权保护服务的视频地理数据数字水印方法 | |
| CN113489982A (zh) | 一种基于avs3编码框架下的数字水印版权保护方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100310 |