CN102740137A - 基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，包括步骤：一、用户观看数字电视的起始时间与节目信息的记录；二、双向机顶盒读取智能卡中的PDK，将PDK生成水印信号并对水印信号纠错编码；三、当搜索到I帧时，解码器在解码时将纠错编码后的水印信号嵌入到I帧亮度分量的中低频DCT系数中，再输出播放；四、用户管理系统对数字电视进行计时收费；五、当数字电视节目有疑似非法视频传播时，对疑似非法视频进行水印提取，利用提取出的水印信号确认版权并进一步判定非法传播数字电视节目的用户。本发明设计新颖合理，操作简单，实现成本低，计时收费精确度高，能够跟踪盗版源头，推广应用价值高，有助于数字电视的普及和发展。

Description

基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法

技术领域

本发明属于数字电视广播领域，尤其是涉及一种基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法。

背景技术

数字电视已经普及到各大城市，模拟电视终将被数字电视所代替。目前数字电视的收费方式主要是包月收费。在这种收费方式下，无论用户只看了几分钟，还是看了几百小时，都要缴纳相同数目的收视费。这种一刀切的收费方式对于收看电视时间少的用户来说就显得不合理，同时也给运营商制定灵活的营销方案带来障碍，影响了数字电视的普及和发展。另外，运营商在数字电视大力推广的同时还面临新的重要问题——版权保护。合法数字电视用户可以录制并非法传播收看的数字电视内容。随着高清电视、数码摄像设备的普及和快速发展，客户录制并非法传播的数字电视节目的质量越来越好，从而使得收费数字电视节目内容的盗版日益严重。为有效保护运营商的利益，必须采取版权保护措施防止内容扩散。

数字水印技术是目前版权保护最有效的一种方法，目前多数对数字电视进行版权保护的水印技术是在视频节目发送前嵌入水印，这样虽然可以进行版权保护，但却不能跟踪盗版源头，无法遏制盗版根源。申请号为200710013548.X的中国发明专利公开了一种基于数字水印和双向机顶盒的节目监视管理系统，能对数字电视的版权进行保护，但却不能进行计时收费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，本发明不仅能对数字电视节目进行版权保护同时能做到计时收费，既有利于运营商也有利于用户，其设计新颖合理，操作简单，实现成本低，计时收费精确度高，能够跟踪盗版源头，推广应用价值高，有助于数字电视的普及和发展。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、用户观看数字电视的起始时间与节目信息的记录：当用户观看数字电视时，与数字电视相接的双向机顶盒接收从数字电视网络发出的射频信号并经过解调后得到视频TS码流，双向机顶盒对视频TS码流进行解复用，提取出视频TS码流中的时间信息和节目信息，并将提取到的时间信息中的观看起始时间t₁和节目信息实时存储在存储器中，所述节目信息为节目提供商名称和节目名称；

步骤二、双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK，将PDK生成水印信号并对水印信号进行纠错编码；

步骤三、解码器对步骤一中解复用后的视频TS码流进行可变长解码和逆扫描，找到图像层并在图像层中搜索I帧，当搜索到I帧时，解码器对解复用后的视频TS码流进行解码并将步骤二中纠错编码后的水印信号嵌入到I帧亮度分量的中低频DCT系数中，然后，再输出给数字电视以备播放；

步骤四、通过数字电视网络与双向机顶盒相接的用户管理系统对用户观看数字电视进行计时收费，其具体过程如下：

步骤401、当用户结束观看收费数字电视节目时，双向机顶盒记录观看结束时间t₂并将观看结束时间t₂以及存储器中存储的观看起始时间t₁和节目信息通过数据回传模块回传给用户管理系统，用户管理系统接收双向机顶盒回传的数据并存储；

步骤402、用户管理系统计算观看结束时间t₂和观看起始时间t₁的差，得出用户观看数字电视的时间t＝t₂-t₁；

步骤403、用户管理系统根据各种节目信息的定价和用户观看时间t计算出用户的观看费用；

步骤五、当数字电视节目有疑似非法视频传播时，用户管理系统对疑似非法视频信号进行水印提取，利用提取出的水印信号确认版权并进一步判定非法传播数字电视节目的用户，对数字电视进行版权保护。

上述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤二中通过双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK，将PDK生成水印信号并对水印信号进行纠错编码的具体过程如下：

步骤201、通过双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK并将PDK生成水印信号W={w_i|i＝1,2,...,m}，其中，m为水印信号W的位数；

步骤202、水印信号纠错编码：双向机顶盒对水印信号W进行（31,16）BCH纠错编码，生成纠错编码后的水印信号W'={w_j|j=1,2,...,l}，其中，l为纠错编码后的水印信号W′的位数；

上述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤三中所述解码器对解复用后的视频TS码流进行解码并将步骤二中纠错编码后的水印信号嵌入到I帧亮度分量的中低频DCT系数中的具体过程如下：

步骤301、将视频TS码流中的I帧亮度分量分为N个DCT块，其中N=(N₁×N₂)/64，N₁×N₂为视频帧图像的大小；

步骤302、对每一个DCT块，通过逆扫描选择出频率为f_min到f_max的M个中低频DCT系数，M个DCT系数构成M×N维矩阵C={c_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤303、通过解码器产生伪随机序列，对矩阵C中的每一行系数进行置乱，生成置乱后的矩阵C′={c′_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤304、对纠错编码后的水印信号W′的每一位w_j循环执行以下步骤：

步骤3041、取每n个DCT块为一个子矩阵G_j，将置乱后的矩阵C′划分为L个子矩阵G_j，即C′={G_j|j=1,2,...,L}，并在每个子矩阵中嵌入1比特纠错编码后的水印信号w_j；其中，L＝N/n且N为n的整数倍，n为子矩阵G_j包含DCT块的数目，子矩阵G_j={c′_fk|f=1,2,...,M;k=(j-1)n+1,(j-1)n+2,...,jn}；

步骤3042、首先计算每个子矩阵G_j的对数幅度和

所有子矩阵G_j的对数幅度和P_j构成了一个序列P，然后计算序列P的平均值

并将P_j和

的差值定义为

步骤3043、设置嵌入水印信号的期望阈值

其中θ为水印信号嵌入强度比率，当w_j是1时，判断关系式D≥T是否成立，当关系式D≥T不成立时，对DCT系数进行修改并完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入，反之，当关系式D≥T成立时，不对DCT系数进行修改，直接完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入；当w_j是0时，判断关系式D≤-T是否成立，当关系式D≤-T不成立时，对DCT系数进行修改并完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入，反之，当关系式D≤-T成立时，不对DCT系数进行修改，直接完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入；具体来说，对DCT系数进行修改是根据公式将c′_fk修改为

其中，α_fk为水印嵌入系数强度且

JND_fk为第k个DCT块、频率为f的系数的沃森视觉感知模型的临界差异值，N_λ≠0为子矩阵G_j内系数c′_fk为非零的个数，

为完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入后子矩阵G_j的对数幅度和且 $P_j^w=\left\{\begin{array}{cc}\stackrel{\‾}{P}+T,& w_j=1\\ \stackrel{\‾}{P}-T,& w_j=0\end{array}\right.;$

步骤305、根据步骤303中的伪随机序列对所有DCT块中的中低频DCT系数进行反置乱，并将中低频DCT系数复原到DCT块中的原始位置处。

上述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤3041中n的取值为24。

上述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤3043中θ的取值为0.2；当α_fk的绝对值大于1时，直接使

为1或-1。

上述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤五中用户管理系统对疑似非法视频进行水印提取，利用提取出的水印信号确认版权并进一步判定非法传播数字电视节目的用户的具体过程如下：

步骤501、将视频TS码流中的I帧亮度分量分为N个DCT块，其中N=(N₁×N₂)/64，N₁×N₂为视频帧图像的大小；

步骤502、对每一个DCT块，通过逆扫描选择出频率为f_min到f_max的M个中低频DCT系数，M个DCT系数构成M×N维矩阵C={c_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤503、通过伪随机序列对矩阵C中的每一行系数进行置乱，生成置乱后的矩阵C′={c′_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤504、取每n个DCT块为一个子矩阵G_j，将置乱后的矩阵C′划分为L个子矩阵G_j，即C′={G_j|j=1,2,...,L}，其中，L=N/n且N为n的整数倍，n的取值与步骤3041中的取值相同；

步骤505、对每个子矩阵循环执行以下步骤：

步骤5051、首先计算每个子矩阵G_j的对数幅度和

所有子矩阵G_j的对数幅度和P_j构成了一个序列P，然后计算序列P的平均值

步骤5052、计算P_j和

的差值当

时，判断得出w_j＝1，当

时，判断得出w_j=0；

步骤5053、将步骤5052中判断得出的w_j值组成序列W′，对W′进行（31，16）BCH纠错解码，得到水印信号W={w_i|i＝1,2,...,m}，其中，m为水印信号W的位数；

步骤5054、用户管理系统将步骤5053中得到的水印信号W={w_i|i＝1,2,...,m}与所有智能卡中的PDK值进行对比，当W＝PDK时，判定为拥有这一PDK值的用户非法传播了数字电视节目。

上述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤302和步骤502中频率f_min的取值为5Hz，频率f_max的取值为14Hz。

上述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：所述存储器、智能卡、解码器和数据回传模块均集成在所述双向机顶盒内。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明主要是在数字电视终端双向机顶盒内实现功能，计时收费时主要增加了时间信息和节目信息的提取和回传，以及水印信号的生成和嵌入；版权保护时主要增加了水印信号的提取，不牵扯整个数字电视系统，因此易于改装，操作简单且实现成本较低。

2、本发明是对视频帧信号进行处理，所以能很精确地定位用户观看节目的时间节点，而回传的具体时间依赖于TS流中的时间信息，TS流中的时间信息在DVB规定中是强制规定信息，发送周期为25ms-30s，且各个电台的发送周期都不相同，对时间精度会略有影响，但并不明显，因此，本发明具有计时收费精确度高的特点。

3、本发明采用的水印嵌入方法是对I帧亮度分量的中低频DCT系数进行修改以嵌入水印，采用对系数的幅度值进行对数缩放，使得对数幅度和由所有系数决定，提高了水印嵌入方法的鲁棒性和安全性；而且，可以对嵌入强度进行自适应调整，在较高鲁棒性的同时，对视频质量影响较小，肉眼感知不到差异；另外，嵌入水印时，由于只进行部分解码，因此，计算复杂性低，实时性较好，不影响视频的流畅播放。

4、本发明嵌入的水印信号是从智能卡中读取的PDK（PersonalDistribute Key，私人密钥），而且在嵌入前进行了置乱，增加了安全性；又由于PDK是用户的唯一标识，所以发生数字节目非法录制盗版时，可以根据提取出的水印信号和PDK值对比来确认非法用户身份，能够跟踪判定盗版源头，实现版权保护。

5、本发明同时实现了数字电视的计时收费和版权保护，对运营商来说，不仅可以实现版权保护，还可使营销收费方案更加灵活，对用户来说，可按照收看电视时间付费，更加公平合理；这种双赢的技术方案有助于数字电视的大力普及和发展。

综上所述，本发明设设计新颖合理，操作简单，实现成本低，计时收费精确度高，能够跟踪盗版源头，推广应用价值高，有助于数字电视的普及和发展。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，包括以下步骤：

步骤一、用户观看数字电视的起始时间与节目信息的记录：当用户观看数字电视时，与数字电视相接的双向机顶盒接收从数字电视网络发出的射频信号并经过解调后得到视频TS码流，双向机顶盒对视频TS码流进行解复用，提取出视频TS码流中的时间信息和节目信息，并将提取到的时间信息中的观看起始时间t₁和节目信息实时存储在存储器中，所述节目信息为节目提供商名称和节目名称；

步骤二、双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK，将PDK生成水印信号并对水印信号进行纠错编码；

本实施例中，步骤二中通过双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK，将PDK生成水印信号并对水印信号进行纠错编码的具体过程如下：

步骤201、通过双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK并将PDK生成水印信号W={w_i|i＝1,2,...,m}，其中，m为水印信号W的位数；

步骤202、水印信号纠错编码：双向机顶盒对水印信号W进行（31,16）BCH纠错编码，生成纠错编码后的水印信号W'={w_j|j=1,2,...,l}，其中，l为纠错编码后的水印信号W′的位数；

步骤三、解码器对步骤一中解复用后的视频TS码流进行可变长解码和逆扫描，找到图像层并在图像层中搜索I帧，当搜索到I帧时，解码器对解复用后的视频TS码流进行解码并将步骤二中纠错编码后的水印信号嵌入到I帧亮度分量的中低频DCT系数中，然后，再输出给数字电视以备播放；

本实施例中，步骤三中通过解码器找到图像层的具体过程是：首先查找视频流中等于000001B3的序列头，接着查找视频流中等于000001B8的图像组头，然后查找视频流中等于00000100的图像头，当找到图像头等于00000100时就找到了图像层。

本实施例中，步骤三中所述解码器对解复用后的视频TS码流进行解码并将步骤二中纠错编码后的水印信号嵌入到I帧亮度分量的中低频DCT系数中的具体过程如下：

步骤301、将视频TS码流中的I帧亮度分量分为N个DCT块，其中N=(N₁×N₂)/64，N₁×N₂为视频帧图像的大小；

步骤302、对每一个DCT块，通过逆扫描选择出频率为f_min到f_max的M个中低频DCT系数，M个DCT系数构成M×N维矩阵C={c_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；具体地，频率f_min的取值为5Hz，频率f_max的取值为14Hz；

步骤303、通过解码器产生伪随机序列，对矩阵C中的每一行系数进行置乱，生成置乱后的矩阵C′={c′_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤304、对纠错编码后的水印信号W′的每一位w_j循环执行以下步骤：

步骤3041、取每n个DCT块为一个子矩阵G_j，将置乱后的矩阵C′划分为L个子矩阵G_j，即C′={G_j|j=1,2,...,L}，并在每个子矩阵中嵌入1比特纠错编码后的水印信号w_j；其中，L＝N/n且N为n的整数倍，n为子矩阵G_j包含DCT块的数目，子矩阵G_j={c′_fk|f=1,2,...,M;k=(j-1)n+1,(j-1)n+2,...,jn}；具体地，n的取值为24；

步骤3042、首先计算每个子矩阵G_j的对数幅度和

所有子矩阵G_j的对数幅度和P_j构成了一个序列P，然后计算序列P的平均值

并将P_j和

的差值定义为

步骤3043、设置嵌入水印信号的期望阈值

其中θ为水印信号嵌入强度比率，当w_j是1时，判断关系式D≥T是否成立，当关系式D≥T不成立时，对DCT系数进行修改并完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入，反之，当关系式D≥T成立时，不对DCT系数进行修改，直接完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入；当w_j是0时，判断关系式D≤-T是否成立，当关系式D≤-T不成立时，对DCT系数进行修改并完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入，反之，当关系式D≤-T成立时，不对DCT系数进行修改，直接完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入；具体来说，对DCT系数进行修改是根据公式

将c′_fk修改为其中，α_fk为水印嵌入系数强度且

JND_fk为第k个DCT块、频率为f的系数的沃森视觉感知模型的临界差异值，N_λ≠0为子矩阵G_j内系数c′_fk为非零的个数，

为完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入后子矩阵G_j的对数幅度和且 $P_j^w=\left\{\begin{array}{cc}\stackrel{\‾}{P}+T,& w_j=1\\ \stackrel{\‾}{P}-T,& w_j=0\end{array}\right.;$ 具体地，θ的取值为0.2；当α_fk的绝对值大于1时，直接使

为1或-1；

步骤305、根据步骤303中的伪随机序列对所有DCT块中的中低频DCT系数进行反置乱，并将中低频DCT系数复原到DCT块中的原始位置处。

步骤四、通过数字电视网络与双向机顶盒相接的用户管理系统对用户观看数字电视进行计时收费，其具体过程如下：

步骤401、当用户结束观看收费数字电视节目时，双向机顶盒记录观看结束时间t₂并将观看结束时间t₂以及存储器中存储的观看起始时间t₁和节目信息通过数据回传模块回传给用户管理系统，用户管理系统接收双向机顶盒回传的数据并存储；

步骤402、用户管理系统计算观看结束时间t₂和观看起始时间t₁的差，得出用户观看数字电视的时间t＝t₂-t₁；

步骤403、用户管理系统根据各种节目信息的定价和用户观看时间t计算出用户的观看费用；

步骤五、当数字电视节目有疑似非法视频传播时，用户管理系统对疑似非法视频信号进行水印提取，利用提取出的水印信号确认版权并进一步判定非法传播数字电视节目的用户，对数字电视进行版权保护。

本实施例中，步骤五中用户管理系统对疑似非法视频进行水印提取，利用提取出的水印信号确认版权并进一步判定非法传播数字电视节目的用户的具体过程如下：

步骤501、将视频TS码流中的I帧亮度分量分为N个DCT块，其中N=(N₁×N₂)/64，N₁×N₂为视频帧图像的大小；

步骤502、对每一个DCT块，通过逆扫描选择出频率为f_min到f_max的M个中低频DCT系数，M个DCT系数构成M×N维矩阵C={c_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；具体地，频率f_min的取值为5Hz，频率f_max的取值为14Hz；

步骤503、通过伪随机序列对矩阵C中的每一行系数进行置乱，生成置乱后的矩阵C′={c′_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤504、取每n个DCT块为一个子矩阵G_j，将置乱后的矩阵C′划分为L个子矩阵G_j，即C′={G_j|j=1,2,...,L}，其中，L=N/n且N为n的整数倍，n的取值与步骤3041中的取值相同；

步骤505、对每个子矩阵循环执行以下步骤：

步骤5051、首先计算每个子矩阵G_j的对数幅度和

所有子矩阵G_j的对数幅度和P_j构成了一个序列P，然后计算序列P的平均值

步骤5052、计算P_j和

的差值当

时，判断得出w_j＝1，当时，判断得出w_j=0；

步骤5053、将步骤5052中判断得出的w_j值组成序列W′，对W′进行（31，16）BCH纠错解码，得到水印信号W＝{w_i|i＝1,2,...,m}，其中，m为水印信号W的位数；

步骤5054、用户管理系统将步骤5053中得到的水印信号W={w_i|i＝1,2,...,m}与所有智能卡中的PDK值进行对比，当W＝PDK时，判定为拥有这一PDK值的用户非法传播了数字电视节目。由于水印信号是由存放在智能卡中的PDK生成的，对与每个双向机顶盒用户，智能卡中的PDK是唯一的且固定不变的，是用户唯一的标识，因此，根据提取的水印信号就可以准确地确定非法使用数字电视节目的用户身份，找到非法使用数字电视节目的用户后，相关管理人员可以对该用户进行法律起诉。

本实施例中，所述存储器、智能卡、解码器和数据回传模块均集成在所述双向机顶盒内。

综上所述，本发明提供了一种基于双向机顶盒，利用数字水印技术实现数字电视计时收费并对数字电视节目进行版权保护的新方法，它通过在双向机顶盒对视频流解扰解复用后对视频I帧亮度分量的中低频DCT系数中嵌入水印信号，然后解码播放，同时存储观看起始时间t₁和观看结束时间t₂，实现计时收费，增加了数字电视收费方式的灵活性。又因为水印信号是智能卡中的PDK，是用户唯一的标识，所以如果发生版权纠纷，可以通过提取水印信号PDK，找到非法盗版的用户，解决了版权保护问题。而且，由于本发明主要是在数字电视终端双向机顶盒内实现功能，因此易于改装，成本较低。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、用户观看数字电视的起始时间与节目信息的记录：当用户观看数字电视时，与数字电视相接的双向机顶盒接收从数字电视网络发出的射频信号并经过解调后得到视频TS码流，双向机顶盒对视频TS码流进行解复用，提取出视频TS码流中的时间信息和节目信息，并将提取到的时间信息中的观看起始时间t₁和节目信息实时存储在存储器中，所述节目信息为节目提供商名称和节目名称；

步骤二、双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK，将PDK生成水印信号并对水印信号进行纠错编码；

步骤三、解码器对步骤一中解复用后的视频TS码流进行可变长解码和逆扫描，找到图像层并在图像层中搜索I帧，当搜索到I帧时，解码器对解复用后的视频TS码流进行解码并将步骤二中纠错编码后的水印信号嵌入到I帧亮度分量的中低频DCT系数中，然后，再输出给数字电视以备播放；

步骤四、通过数字电视网络与双向机顶盒相接的用户管理系统对用户观看数字电视进行计时收费，其具体过程如下：

步骤401、当用户结束观看收费数字电视节目时，双向机顶盒记录观看结束时间t₂并将观看结束时间t₂以及存储器中存储的观看起始时间t₁和节目信息通过数据回传模块回传给用户管理系统，用户管理系统接收双向机顶盒回传的数据并存储；

步骤402、用户管理系统计算观看结束时间t₂和观看起始时间t₁的差，得出用户观看数字电视的时间t＝t₂-t₁；

步骤403、用户管理系统根据各种节目信息的定价和用户观看时间t计算出用户的观看费用；

步骤五、当数字电视节目有疑似非法视频传播时，用户管理系统对疑似非法视频信号进行水印提取，利用提取出的水印信号确认版权并进一步 判定非法传播数字电视节目的用户，对数字电视进行版权保护。

2.按照权利要求1所述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤二中通过双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK，将PDK生成水印信号并对水印信号进行纠错编码的具体过程如下：

步骤201、通过双向机顶盒读取存放在智能卡中的PDK并将PDK生成水印信号W={w_i|i＝1,2,...,m}，其中，m为水印信号W的位数；

步骤202、水印信号纠错编码：双向机顶盒对水印信号W进行（31,16）BCH纠错编码，生成纠错编码后的水印信号W'={w_j|j=1,2,...,l}，其中，l为纠错编码后的水印信号W′的位数。

3.按照权利要求2所述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤三中所述解码器对解复用后的视频TS码流进行解码并将步骤二中纠错编码后的水印信号嵌入到I帧亮度分量的中低频DCT系数中的具体过程如下：

步骤301、将视频TS码流中的I帧亮度分量分为N个DCT块，其中N=(N₁×N₂)/64，N₁×N₂为视频帧图像的大小；

步骤302、对每一个DCT块，通过逆扫描选择出频率为f_min到f_max的M个中低频DCT系数，M个DCT系数构成M×N维矩阵C={c_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤303、通过解码器产生伪随机序列，对矩阵C中的每一行系数进行置乱，生成置乱后的矩阵C′={c′_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤304、对纠错编码后的水印信号W′的每一位w_j循环执行以下步骤：

步骤3041、取每n个DCT块为一个子矩阵G_j，将置乱后的矩阵C′划分为L个子矩阵G_j，即C′={G_j|j=1,2,...,L}，并在每个子矩阵中嵌入1比特纠错编码后的水印信号w_j；其中，L＝N/n且N为n的整数倍，n为子矩阵G_j包含DCT块的数目，子矩阵G_j={c′_fk|f=1,2,...,M;k=(j-1)n+1,(j-1)n+2,...,jn}；

步骤3042、首先计算每个子矩阵G_j的对数幅度和 

所有子矩阵G_j的对数幅度和P_j构成了一个序列P，然后计算序列P的平均 值 

并将P_j和 

的差值定义为 

步骤3043、设置嵌入水印信号的期望阈值 

其中θ为水印信号嵌入强度比率，当w_j是1时，判断关系式D≥T是否成立，当关系式D≥T不成立时，对DCT系数进行修改并完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入，反之，当关系式D≥T成立时，不对DCT系数进行修改，直接完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入；当w_j是0时，判断关系式D≤-T是否成立，当关系式D≤-T不成立时，对DCT系数进行修改并完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入，反之，当关系式D≤-T成立时，不对DCT系数进行修改，直接完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入；具体来说，对DCT系数进行修改是根据公式 

将c′_fk修改为 

其中，α_fk为水印嵌入系数强度且 

JND_fk为第k个DCT块、频率为f的系数的沃森视觉感知模型的临界差异值，N_λ≠0为子矩阵G_j内系数c′_fk为非零的个数， 

为完成纠错编码后的水印信号W′的嵌入后子矩阵G_j的对数幅度和且 

步骤305、根据步骤303中的伪随机序列对所有DCT块中的中低频DCT系数进行反置乱，并将中低频DCT系数复原到DCT块中的原始位置处。

4.按照权利要求3所述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤3041中n的取值为24。

5.按照权利要求3所述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤3043中θ的取值为0.2；当α_fk的绝对值大于1时，直接使 

为1或-1。

6.按照权利要求3所述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤五中用户管理系统对疑似非法视频进行水印提取，利用提取出的水印信号确认版权并进一步判定非法传播数字电视节目的 用户的具体过程如下：

步骤501、将视频TS码流中的I帧亮度分量分为N个DCT块，其中N=(N₁×N₂)/64，N₁×N₂为视频帧图像的大小；

步骤502、对每一个DCT块，通过逆扫描选择出频率为f_min到f_max的M个中低频DCT系数，M个DCT系数构成M×N维矩阵C={c_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤503、通过伪随机序列对矩阵C中的每一行系数进行置乱，生成置乱后的矩阵C′={c′_fk|f=1,2,...,M;k=1,2,...,N}；

步骤504、取每n个DCT块为一个子矩阵G_j，将置乱后的矩阵C′划分为L个子矩阵G_j，即C′={G_j|j=1,2,...,L}，其中，L=N/n且N为n的整数倍，n的取值与步骤3041中的取值相同；

步骤505、对每个子矩阵循环执行以下步骤：

步骤5051、首先计算每个子矩阵G_j的对数幅度和 

所有子矩阵G_j的对数幅度和P_j构成了一个序列P，然后计算序列P的平均值 

步骤5052、计算P_j和 

的差值 

当 

时，判断得出w_j＝1，当 

时，判断得出w_j=0；

步骤5053、将步骤5052中判断得出的w_j值组成序列W′，对W′进行（31，16）BCH纠错解码，得到水印信号W={w_i|i＝1,2,...,m}，其中，m为水印信号W的位数；

步骤5054、用户管理系统将步骤5053中得到的水印信号W={w_i|i＝1,2,...,m}与所有智能卡中的PDK值进行对比，当W＝PDK时，判定为拥有这一PDK值的用户非法传播了数字电视节目。

7.按照权利要求6所述的基于水印的数字电视计时收费及版权保护方法，其特征在于：步骤302和步骤502中频率f_min的取值为5Hz，频率f_max的取值为14Hz。

8.按照权利要求1～7中任一权利要求所述的基于水印的数字电视计 时收费及版权保护方法，其特征在于：所述存储器、智能卡、解码器和数据回传模块均集成在所述双向机顶盒内。