CN102572609B - 一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法，该方法基于签名技术认证视屏完整性的策略，所述方法包含：步骤1，前端根据待传输视频文件生成I帧签名，计算该I帧签名的嵌入域，最后将I帧签名嵌入到嵌入域中；所述嵌入域为：在待传输视频文件中满足条件的VLC码所在的位置；其中，所述满足条件的VLC码为：位于与I帧签名在同一GOP中P帧和/或B帧中且该VLC码属于VLC码嵌入对表中的码字；所述VLC码嵌入对表为：从MPEG VLC码集合中选出的同时满足以下4个条件的两两组合成的VLC码嵌入对表格：(run，level)域中的run值一致；(run，level)域中的level值只相差1；VLC长度一致；VLC码最低有效位相差1；步骤2，接收端比较提取的I帧签名与计算得到的签名，从而判断该段GOP内的视频是否被篡改，即验证了视频的完整性。

Description

一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法

技术领域

本发明是一种可用于嵌入系统，能够正确判断是否对视频进行篡改的视频认证方法，属于多媒体信号内容安全技术领域，具体涉及一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法。

背景技术

随着三网融合的大趋势和广电网络的逐步开放，有线广播视频传输的安全性正受到威胁。目前广电网络视频节目主要采用MPEG-2编码方式。用户接收端主要采用嵌入式机顶盒，其计算和存储能力有限。研究如何在嵌入式系统上实现MPEG-2视频完整性认证具有很重要的意义。目前视频完整性认证的方法主要有数字签名技术和数字水印技术。前者把数字签名与视频流分开传输，需占用额外的带宽，同时其是作为视频流的附件，容易被丢弃或篡改；后者通过将认证信息嵌入到视频流中，不占用额外的带宽，并且具有较好隐蔽性，不易被发现和篡改。数字水印认证技术成为近年来广电领域研究的热点之一。目前现有的视频水印认证技术，一般会改变视频文件的大小及视频码率，同时现有的视频水印技术比较复杂，算法时间复杂度比较高，难以在嵌入式系统中进行应用。

现有的数字水印技术一般选择DCT域，小波域，码率调整，扩频技术等，一般需要对视频编码进行部分解码，解码后再重新进行编码，这样处理的结果导致视频文件的大小有所改变，码率一般会发生变化，此外这些算法的时间复杂度较高，难以在计算能力有限的嵌入式系统中进行实际应用。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有的数字水印技术在视频完整性认证中存在的诸多缺陷，从而提供一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法。

本发明针对以上缺点，提出了一种不改变视频码率和视频文件大小的低时间复杂度数字水印算法，嵌入水印后对原视频文件大小和码率无任何改变，可用于完成视频的完整性测量。

为实现上述发明目的，本发明提供一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法，该方法基于签名技术认证视屏完整性的策略，所述方法包含：

步骤1，前端根据待传输视频文件生成I帧签名，计算该I帧签名的嵌入域，最后将I帧签名嵌入嵌入域；所述嵌入域为：在待传输视频文件中满足条件的VLC码所在的位置；其中，所述条件为：VLC码必须为在VLC码嵌入对表中的码字；且所述VLC码嵌入对表为：从MPEG VLC码集合中选出的同时满足以下4个条件的两两组合成的VLC码对表格：

条件1，(run，level)域中的run值一致。

条件2，(run，level)域中的level值只相差1。

条件3，VLC长度一致。

条件4，VLC码最低有效位相差1。

步骤2，嵌入式视频接收端，采用与前端相同的方法生成I帧签名，然后从与前端生成签名的I帧处于同一个GOP的P帧和/或B帧的水印宿主中提取出前端嵌入的I帧签名；通过比较嵌入式终端计算生成的I帧签名与提取出来I帧签名，判断该段GOP内的视频是否完整。

上述技术方案中，所述将计算得到的I帧签名以水印形式嵌入到嵌入域VLC码中的步骤进一步包含：

将待传输文件中嵌入域包含的所有的VLC码抽象为二进制序列，其中最低有效位为“0”的VLC码抽象为一位可修改比特“0”，最低有效位为“1”目标对象的VLC码抽象为可修改比特“1”；最终将整个待传输的视频文件的所有满足条件的VLC码抽象为一组二进制序列，该序列的长度等于整个视频文件中包含的所有满足条件的VLC码的总个数；

将所生成的I帧签名根据高嵌入算法嵌入得到的二进制序列中，该算法根据I帧签名可确定当嵌入I帧签名时上步骤得到的二进制序列的哪些位需要逆转，其中，具体嵌入的操作为：将需要逆转的二进制序列“0”和“1”对应的位置处的VLC码替换为与该VLC码在同一VLC码嵌入对表中另一个VLC码替换。

上述技术方案中，所述I帧签名的输入参数包含：I帧的亮度DCT块系数、I帧的亮度DCT块在该I帧中的索引号和密钥。

所述前端的I帧签名采用如下方法获得：将I帧亮度DCT量化系数作为特征信息，根据DCT系数和密钥生成DCT块的认证码，然后通过全部的DCT块认证码异或生成I帧的签名。

上述技术方案中，所述用于嵌入式终端认证过程的步骤为：嵌入式视频接收端，采用与发送端相同的方法生成I帧签名，然后从与该I帧处于同一个GOP的P帧和/或B帧的水印宿主中提取出发送端嵌入的I帧签名；通过比较嵌入式终端计算生成的I帧签名与提取的I帧签名，判断该段GOP内的视频是否完整。

所述提取I帧签名的方法进一步包含如下步骤：

1)与该I帧处在同一个GOP的P帧、B帧或P帧和B帧中的嵌入域VLC码的数量L_embedded，将其抽象成宿主二进制序列。

2)当L_embedded＞L_auth，利用可逆散列函数逆变换将L_embedded二进制序列转换成提取出的I帧签名w，而w″＝w′。

当L_embedded≤L_auth，则L_embedded二进制序列等于提取出的I帧签名w，而将w′截短成长度为L_embedded的I帧签名w″。

所述比较计算出的I帧签名与提取的I帧签名的方法进一步包含如下步骤：

若w＝w″，则该段GOP内的视频认证通过。

若w≠w″，则该段GOP内的视频认证不通过，即视频内容完整性认证没有通过。

其中，w为接收端提取出的I帧签名；w″为接收端计算出的实际I帧签名。

本发明的优点在于，本发明提供的视频完整性认证方法相对于现有技术的数字签名技术克服了数字签名技术把数字签名与视频流分开传输，需占用额外的带宽，同时其是作为视频流的附件，容易被丢弃或篡改等问题。与现有的水印技术对视频完整性认证技术相比，本发明的主要特点是算法时间复杂度低，算法嵌入效率高，嵌入相同的数据量对原视频文件修改小，算法不改变原视频文件的大小和码率，可应用于计算能力受限的嵌入式系统中。

本发明基于将数字签名技术与低时间复杂度数字水印技术相结合，整体算法时间复杂度低，嵌入水印后对原视频文件的大小无任何影响，算法嵌入效率高，即嵌入相同的数据量对原视频文件修改更小，码流没有任何变化，且由于在VLC域进行处理，可以在嵌入式系统中实现实时应用。

附图说明

图1为本发明提供的整个视频认证过程示意图；

图2为本发明提供的I帧签名嵌入到嵌入域中的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。

本发明提供的一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法，该方法具体步骤包括：

步骤1)：前端生成I帧签名，选择同一个GOP中P帧、B帧或P帧和B帧中具有如下特征的VLC码作为I帧签名的水印宿主：(run，level)域中的run值一致；(run，level)域中的level值只相差1；VLC码长度一致；VLC码最低有效位相差1。将I帧签名以水印形式嵌入到水印宿主VLC码中；

步骤2)：嵌入式视频接收端，采用与前端相同的方法生成I帧签名，然后从与该I帧处于同一个GOP的P帧、B帧或P帧和B帧的水印宿主中提取出前端嵌入的I帧签名；通过比较嵌入式终端计算生成的I帧签名与提取出来I帧签名，判断该段GOP内的视频是否完整。

所述的步骤1)中，对水印宿主VLC码的修改方法是将整个VLC码替换成与之配对的VLC码。

(一)前端嵌入过程：

1.I帧签名由以下三部分计算得到：

·I帧的亮度DCT块系数

·I帧的亮度DCT块在该I帧中的索引号

·密钥

I帧签名的生成密钥与终端在认证时使用的密钥相同。

2.在与该I帧处于同一个GOP中的P帧、B帧或P帧和B帧中选择具有如下特征VLC码作为一组水印宿主VLC码：

·(run，level)域中的run值一致

·(run，level)域中的level值只相差1

·VLC长度一致

·VLC码最低有效位相差1

对于这样的一组VLC码，最低有效位为0的VLC码抽象为可修改比特“0”，最低有效位为1的VLC码抽象为可修改比特“1”。在P帧、B帧中存在着许多满足上述条件的VLC码。

修改水印宿主VLC码时，需要替换整个VLC码。

3.选择与该I帧处于同一个GOP中的P帧、B帧或P帧和B帧作为I帧签名的嵌入视频帧，并统计这些视频帧中水印宿主VLC码的数量。根据水印宿主VLC码的数量和I帧签名长度，选择将I帧签名扩展或截短后嵌入到水印宿主VLC码中。

(二)嵌入式终端认证过程

采用前端嵌入过程中的I帧签名计算方法计算出I帧签名

统计与该I帧处在同一个GOP中的水印宿主VLC码的数量，提取出嵌入的I帧签名。根据水印宿主VLC码的数量和I帧签名长度，将I帧签名扩展或截短，并与提取出的I帧签名进行比较。如果相等，则该GOP内的视频认证通过；否则，该GOP内的视频认证不通过。

本发明采用对I帧进行签名，以水印形式将I帧的签名嵌入与该I帧处于同一个GOP的P帧、B帧或P帧和B帧中；在接收端采用相同的方法计算I帧签名，并提取出嵌入的I帧签名；对二者进行比较，如果相同，这该段GOP的视频认证通过，否则，认证不通过。

整个视频认证过程如图1所示，包括前端嵌入过程和嵌入式终端认证过程。

实施例：

(一)前端嵌入过程

(1)，前端计算I帧签名(即I帧认证码)：

本发明采用的I帧签名将下三部分为输入参数计算得到：I帧的亮度DCT系数；I帧的亮度DCT块在该I帧中的索引号和密钥。

设计算得到的I帧签名为w，长度为L_auth；设认证视频的分辨率为M×N，MPEG-2的DCT块大小为8×8，则I帧中亮度DCT块的个数n＝(M×N)/(8×8)。

设I帧中亮度DCT块在该I帧中的索引号为i，i＝1，2，3，...，n，且I帧签名的生成密钥与终端在认证时使用的密钥相同。

I帧签名的实现算法的详细公式及描述如下所述：

将I帧亮度8×8DCT量化系数作为特征信息，根据DCT系数和密钥k生成块的认证码，然后通过全部的DCT块认证码异或生成I帧的认证码，该I帧认证码即所求的I帧签名。算法具体描述如下：

步骤1：采用下式计算亮度DCT块能量：

$E_i=\underset{j=1}{\overset{64}{\mathrm{\Σ}}}{\left({\mathrm{\θ}}_{j,i}\right)}^2$

其中，E_i表示DCT块能量；θ_j，i表示DCT系数值；i表示DCT块在I帧中索引号；j表示通过zig-zag扫描后DCT系数在块中索引号。

步骤2：生成亮度DCT块认证码：

为了保证认证码的安全性，引入如下的Logistic映射对亮度DCT块能量值进行加密。

x_n+1＝λx_n(1-x_n)(1)

其中λ∈[0，4]；x_n∈(0，1)，n＝0，1，2，…。当λ∈(3.5699456，4]，特别是λ取值靠近4时，迭代生成的序列是一个混沌序列。该序列对于参数λ和x₀初值敏感。由不同的λ和x₀生成的两个序列不同，且统计不相关。

令E_i的有效比特长度为p(E_i≤2^p-1)，则令密钥k的长度为q比特，且k不等于0。根据E_i和密钥k通过式(2)生成Logistic映射的初值x_0，i。

$x_{0,i}=\frac{E_i+k}{2^p+2^q}\×\frac{i\×64}{M\×N}---\left(2\right)$

其中E_i∈[0，2^p)；k∈(0，2^q)；M×N为视频的分辨率。由此可以得出x_0，i∈(0，1)。将x_0，i和λ＝3.99作为Logistic映射的初始值和参数代入式(1)，生成一个长度为l的实值混沌序列，通过阈值0.5把该混沌序列转换为二进制DCT块认证码w_i＝(w_1，iw_2，i…w_l，i)。

步骤3：生成前端的I帧认证码(即I帧签名)w：

将I帧中亮度DCT块认证码异或生成I帧的认证码。

$w=w_1\⊕w_2\⊕\·\·\·\⊕w_{(M\×N)/64}.$

以上提供的计算I帧签名的算法仅作为使本发明的技术方案更加完整的用途，而非限制，本领域技术人员也可以采用其它现有I帧签名的算法计算I帧签名。

(2)，选择I帧签名的嵌入域，确定嵌入域的流程具体描述如下：

步骤2-1，挑选VLC码嵌入对，所有挑选得到的嵌入对组成VLC码嵌入对表格(部分VLC码嵌入对组成的嵌入对表格如下表所示)：

所述挑选VLC码嵌入对的过程为：从现有的MPEG VLC码集合中选择同时满足以下4个条件的VLC码两两组合为一对VLC码对，这些所有的VLC码对组成VLC码嵌入对表：

条件1，(run，level)域中的run值一致；

条件2，(run，level)域中的level值只相差1；

条件3，VLC长度一致；

条件4，VLC码最低有效位相差1。

步骤2-2，从待传输的视频文件中与I帧签名位于同一GOP中P帧和/或B帧中依次选择所有属于VLC码嵌入对表中的VLC码作为该待传输视频文件的嵌入域。

(3)，将I帧签名嵌入到嵌入域

步骤3-1，将嵌入域包含的所有的VLC码最低有效位为“0”的抽象为一位可修改比特“0”，最低有效位为“1”抽象为可修改比特“1”，最终将整个待传输的视频文件中的嵌入域的VLC码抽象为一组可修改的二进制序列，该序列的长度等于整个待传输视频文件中包含的所有与VLC码嵌入对表相同的VLC码的总个数。

步骤3-2，依据得到的I帧签名，采用高嵌入效率嵌入算法确定当在嵌入域中嵌入该I帧签名时，步骤3-1得到的可修改的二进制序列中的哪些二进制位需要逆转。

可选的，所述高嵌入效率嵌入算法如下(其中，前端嵌入I帧签名的算法以及终端提取I帧签名的算法相同)：

设MPEG-2视频P帧B帧中1c-VLC抽象产生的n比特宿主可修改向量为c＝(c₁，c₂，c₃，…，c_n)；待嵌入的m比特数据向量为a＝(a₁，a₂，a₃，…，a_m)，其中m≤log₂(n+1)；嵌入后的宿主向量为r＝(r₁，r₂，r₃，…，r_n)；算法加权矩阵为H＝[h₁ h₂…h_n]，其中列向量为h_j＝(h_1j，h_2j，h_3j，…，h_mj)^T。列向量所表示的十进制数(h_j)₁₀满足1，2，3，…，2^m-1中每个整数值至少出现一次，且不等于0。

令 其中″∑″表示各子项异或运算。

如果d＝0，说明a＝s，则r＝c。因此有a^T＝Hr^T。

如果d≠0，在加权矩阵H中寻找与d向量相等的h_j，假设为第k列，令

$r_j=\left\{\begin{array}{cc}{c}_j,& j\≠k\\ 1\⊕c_j,& j=k\end{array}\right.$

其中1≤j≤n。此时，计算

${\mathrm{Hr}}^T=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j{h}_j=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j\⊕\left[(1\⊕c_k)h_k\right]\⊕\underset{j=k+1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j=h_k\⊕\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j=d^T\⊕s^T=a^T$

综上所述，从向量c转化到向量r最多只需要修改一个比特。数据提取过程只需要计算式(3)，即可得到嵌入的数据向量a。

a^T＝Hr^T (3)

矩阵H选择有很多，也可以作为一个用户密钥。矩阵H可供选择的数目约为种，其中

步骤3-2-3，将上步骤中确定的需要逆转的二进位对应的VLC码逆转换为与该VLC码组成VLC码嵌入对中的另一个VLC码。

步骤3-2-4，得到嵌入I帧签名后的VLC码抽象二进制序列，进行发送。

(二)终端认证过程

接收端接收前端嵌入了I帧签名的视频信息，并对此视频信息进行完整性认证。

接收端比较计算出的I帧签名与从前端发送的视频信息中提取的I帧签名，进行认证。

1.计算I帧签名。此处计算I帧签名的方法与前端计算方法一样。设终端计算出的I帧签名为w′。

2.提取I帧签名

1)与该I帧处在同一个GOP的P帧、B帧或P帧和B帧中的嵌入域VLC码的数量L_embedded，将其抽象成宿主二进制序列。

2)当L_embedded＞L_auth，利用可逆散列函数逆变换将L_embedded二进制序列转换成提取出的I帧签名w。而w″＝w′。当L_embedded≤L_auth，则L_embedded二进制序列等于提取出的I帧签名w。而将w′截短成长度为L_embedded的I帧签名w″。

3.比较计算出的I帧签名与提取的I帧签名，进行认证。

若w＝w″，则该段GOP内的视频认证通过；

若w≠w″，则该段GOP内的视频认证不通过。

其中，w为接收端提取出的I帧签名；w″为根据签名描述的I帧认证码生成步骤计算出实际I帧的认证码。

可选的，上述技术方案中，前端嵌入I帧签名的算法以及终端提取I帧签名的算法如下：

设MPEG-2视频P帧B帧中1c-VLC抽象产生的n比特宿主可修改向量为c＝(c₁，c₂，c₃，…，c_n)；待嵌入的m比特数据向量为a＝(a₁，a₂，a₃，…，a_m)，其中m≤log₂(n+1)；嵌入后的宿主向量为r＝(r₁，r₂，r₃，…，r_n)；算法加权矩阵为H＝[h₁ h₂…h_n]，其中列向量为h_j＝(h_1j，h_2j，h_3j，…，h_mj)^T。列向量所表示的十进制数(h_j)₁₀满足1，2，3，…，2^m-1中每个整数值至少出现一次，且不等于0。

令 其中″∑″表示各子项异或运算。

如果d＝0，说明a＝s，则r＝c。因此有a^T＝hr^T。

如果d≠0，在加权矩阵H中寻找与d向量相等的h_j，假设为第k列，令

$r_j=\left\{\begin{array}{cc}{c}_j,& j\≠k\\ 1\⊕c_j,& j=k\end{array}\right.$

其中1≤j≤n。此时，计算

${\mathrm{Hr}}^T=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j{h}_j=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j\⊕\left[(1\⊕c_k)h_k\right]\⊕\underset{j=k+1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j=h_k\⊕\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j=d^T\⊕s^T=a^T$

综上所述，从向量c转化到向量r最多只需要修改一个比特。数据提取过程只需要计算式(3)，即可得到嵌入的数据向量a。

a^T＝Hr^T (4)

矩阵H选择有很多，也可以作为一个用户密钥。矩阵H可供选择的数目约为种，其中

总之本发明的技术方案计算时间复杂度低，速度快，可以在计算能力受限的嵌入式系统上实施；前端以水印的形式嵌入视频签名，嵌入方法不改变宿主视频的码率，lbit都不会增加或减小，可直接应用于传输带宽严格受限的有线电视系统中。既可以判断I帧P帧B帧的内容是否受到篡改，也可以判断P帧B帧的顺序是否被篡改(本文重点在于对I帧进行完整性验证，P帧B帧一般也可支持，但由于视频中I帧的比例是很高的，一般对I帧进行认证即可满足要求。)。

本发明的一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法，该方法具体步骤包括：首先，前端生成I帧签名，选择同一个GOP中P帧、B帧或P帧和B帧中具有如下特征的VLC码作为I帧签名的嵌入域：(run，level)域中的run值一致；(run，level)域中的level值只相差1；VLC码长度一致；VLC码最低有效位相差1。将I帧签名以水印形式嵌入到嵌入域对应的VLC码中；然后，嵌入式视频接收端，采用与前端相同的方法生成I帧签名，然后从与该I帧处于同一个GOP的P帧、B帧或P帧和B帧的水印宿主中提取出前端嵌入的I帧签名；通过比较嵌入式终端计算生成的I帧签名与提取出来I帧签名，判断该段GOP内的视频是否完整。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法，该方法基于签名技术认证视频完整性的策略，所述方法包含：

步骤1，前端根据待传输视频文件生成I帧签名，计算该I帧签名的嵌入域，最后将I帧签名嵌入到嵌入域；所述嵌入域为：在待传输视频文件中满足条件的VLC码所在的位置；

其中，所述满足条件的VLC码为：位于与I帧签名在同一GOP中的P帧和/或B帧中且该VLC码属于VLC码嵌入对表中的码字；所述VLC码嵌入对表为：从MPEG VLC码集合中选出的同时满足以下4个条件的两两组合成的VLC码对表格：

(run,level)域中的run值一致；

(run,level)域中的level值只相差1；

VLC长度一致；

VLC码最低有效位相差1；

步骤2，嵌入式视频接收端，采用与前端相同的方法生成I帧签名，然后从与前端生成签名的I帧处于同一个GOP的P帧和/或B帧的水印宿主中提取出前端嵌入的I帧签名；通过比较嵌入式视频接收端计算生成的I帧签名与提取出来的I帧签名，判断该段GOP内的视频是否被篡改，从而验证其完整性；

所述将I帧签名嵌入到嵌入域的步骤进一步包含：

步骤3-1，将嵌入域包含的所有的VLC码最低有效位为“0”的抽象为一位可修改比特“0”，最低有效位为“1”抽象为可修改比特“1”，最终将整个待传输的视频文件中的嵌入域的VLC码抽象为一组可修改的二进制序列，该序列的长度等于整个待传输视频文件中包含的所有与VLC码嵌入对表相同的VLC码的总个数；

步骤3-2，依据得到的I帧签名，采用高嵌入效率嵌入算法确定当在嵌入域中嵌入该I帧签名时，步骤3-1得到的可修改的二进制序列中的哪些二进制位需要逆转；

所述高嵌入效率嵌入算法如下：

设MPEG-2视频P帧B帧中lc-VLC抽象产生的n比特宿主可修改向量为c＝(c₁,c₂,c₃,…,c_n)；待嵌入的m比特数据向量为a＝(a₁,a₂,a₃,…，a_m)，其中m≤log₂(n+1)；嵌入后的宿主向量为r＝(r₁,r₂,r₃,…,r_n)；算法加权矩阵为H＝[h₁ h₂ … h_n]，其中列向量为h_j＝(h_1j,h_2j,h_3j,…,h_mj)^T；列向量所表示的十进制数(h_j)₁₀满足1,2,3,…,2^m-1中每个整数值至少出现一次，且不等于0；

令 $s^T={\mathrm{Hc}}^T=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j,d=a\⊕s,$ 其中"Σ"表示各子项异或运算；

如果d＝0，说明a＝s，则r＝c，因此有a^T＝Hr^T；

如果d≠0，在加权矩阵H中寻找与d向量相等的^hj，假设为第k列，令

$r_j=\left\{\begin{array}{cc}{c}_j,& j\≠k\\ 1\⊕c_j,& j=k\end{array}\right.$

其中1≤j≤n，此时，计算：

${\mathrm{Hr}}^T=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j{h}_j=\underset{j=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j\⊕\left[(1+\⊕c_k)h_k\right]\⊕\underset{j=k+1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j=h_k\⊕\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_j{h}_j=d^T\⊕s^T=a^T$

综上所述，从向量c转化到向量r最多只需要修改一个比特，数据提取过程只需要计算式(3)，即可得到嵌入的数据向量a：

a^T＝Hr^T (3)

矩阵H作为一个用户密钥，矩阵H可供选择的数目为种，其中

步骤3-2-3，将步骤3-2中确定的需要逆转的二进制位对应的VLC码逆转换为与该VLC码组成VLC码嵌入对中的另一个VLC码；

步骤3-2-4，得到嵌入I帧签名后的VLC码抽象二进制序列，进行发送。

2.根据权利要求1所述的嵌入式系统中的视频完整性认证方法，其特征在于，所述I帧签名的输入参数包含：I帧的亮度DCT块系数、I帧的亮度DCT块在该I帧中的索引号和密钥。

3.根据权利要求1所述的嵌入式系统中的视频完整性认证方法，其特征在于，所述前端的I帧签名采用如下方法获得：将I帧亮度DCT量化系数作为特征信息，根据DCT系数和密钥生成DCT块的认证码，然后通过全部的DCT块认证码异或生成I帧的签名。

4.根据权利要求3所述的嵌入式系统中的视频完整性认证方法，其特征在于，所述提取I帧签名的方法进一步包含如下步骤：

1)将处在同一个GOP的P帧、B帧或P帧和B帧中的嵌入域VLC码抽象成宿主二进制序列，序列长度为L_embedded；

2)假设I帧签名的二进制序列长度为L_auth，根据L_embedded和L_auth的长度关系，选择相应的提出I帧签名的方法；

当L_embedded＞L_auth，利用可逆散列函数逆变换将P帧、B帧或P帧和B帧中的嵌入域VLC码的抽象二进制序列转换成提取出的I帧签名w，而w″＝w′；

当L_embedded≤L_auth，则P帧、B帧或P帧和B帧中的嵌入域VLC码的抽象二进制序列等于提取出的I帧签名w，而将w′截短成长度为L_embedded的I帧签名w″；

其中，w为接收端提取出的I帧签名，w′表示接收端计算出的实际I帧签名，长度为L_auth，w″为接收端根据嵌入域二进制序列长度而提取的实际I帧签名，与w′相比，可能会有所缩短。

5.根据权利要求4所述的嵌入式系统中的视频完整性认证方法，其特征在于，所述比较计算出的I帧签名与提取的I帧签名的方法进一步包含如下步骤：

若w＝w″，则该段GOP内的视频认证通过；

若w≠w″，则该段GOP内的视频认证不通过，即视频内容完整性认证没有通过；

其中，w为接收端提取出的I帧签名；w″为接收端计算出的实际I帧签名。