CN111414417B - 一种基于区块链的视频版权管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的视频版权管理方法，包括：视频信息存储阶段和视频版权查询阶段；数据存储阶段为：构建区块链网络，管理节点将原始视频存入本地文件系统；计算节点对原始视频抽取关键帧；计算节点构建原始视频对应在区块链上的数据单元并连接在区块链上进行广播；其他节点同步区块链状态；视频版权查询阶段包括：待查视频被提交到管理节点，抽取关键帧并进行查询；根据链上链下数据的协同来判断查询结果的可信度，验证节点反馈结果。本发明通过区块链存储视频的关键帧、文本标签以及基于原始视频文件生成的摘要三种元数据，来解决视频存储需要较大储存空间的问题，并进一步根据自定义的共识机制来解决节点之间互不信任的问题。

Description

一种基于区块链的视频版权管理方法

技术领域

本发明涉及计算机区块链技术领域，更具体的说是涉及一种基于区块链的视频版权管理方法。

背景技术

区块链是一种由多个互相不完全信任的节点共同维护的一个可信的数据管理系统。其具有去中心化，数据不可篡改等特点。传统的中心化系统中，当多方希望达成可信的数据一致状态时，往往需要第三方可信机构作为系统的中心节点。而采用区块链时，则不需要可信的第三方即可实现该功能。同时，在区块链中，数据以区块的方式进行存储并按照默克尔树的方式，组织块内与块间的数据。对于任意一个区块，块内的数据存储于叶子节点中。树的根节点存储根据所有数据计算所得的哈希值。而对于区块之间则通过区块头部中的PreBlockHash字段进行连接。在这种情况下，任意数据的篡改将导致块内默克尔树的哈希值的改变，进而导致区块间的哈希值的不匹配，而使用区块链技术能有效地保证视频的版权问题。

但是，由于区块链中的单一区块容量固定且不大，导致区块链存储的空间有限；与此同时，视频文件的存储往往需要较大的空间，所以直接将视频文件存储在区块链中在很多区块链系统中无法实现，且存储代价极大。

因此，如何提出一种既能解决版权问题又能解决存储问题的基于区块链的视频版权管理方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于区块链的视频版权管理方法，通过区块链存储视频的关键帧、视频的文本标签以及基于原始视频文件生成的摘要三种元数据，来解决视频存储需要较大储存空间的问题，并进一步根据自定义的共识机制来解决节点之间互不信任的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于区块链的视频版权管理方法，包括：视频信息存储阶段和视频版权查询阶段；

所述数据存储阶段包括以下内容：

S11.使用n个节点构建区块链网络，选取一个管理节点，通过管理节点将原始视频S存入本地文件系统；管理节点将剩余节点分配为计算节点和验证节点；

S12.通过所述计算节点对原始视频S进行特征提取，并抽取关键帧，得到关键帧集合F＝{f₁,f₂,…,f_m}，并与所述原始视频S同时存入通用的文件系统中；

S13.通过所述计算节点构建所述原始视频S对应在区块链上的数据单元，所述数据单元包括原始视频S的关键帧和文本标签，以及基于原始视频S生成的摘要；

S14.将预设时间内的全部视频的数据单元打包成区块block，将所述区块block连接在区块链BlockChain上，并进行广播；

S15.其他节点收到广播消息后同步区块链状态；

所述视频版权查询阶段包括以下内容：

S21.需要进行版权查询的视频为待查视频，所述待查视频被提交到所述管理节点，所述管理节点选取尚未处于工作的任一验证节点；

S22.对待查视频进行关键帧的抽取，通过所述待查视频的哈希值和关键帧进行查询，得到查询结果；

S23.根据链上链下的数据是否协同来判断查询结果的可信度，得到验证结果，所述验证节点将所述验证结果进行反馈。

优选的，S11具体包括以下内容：

使用n个节点构建区块链网络，所有节点投票选举得到一个所述管理节点；通过所述管理节点将所述原始视频S存入本地文件系统；其中，所述原始视频S包括原始视频数据和所述原始视频S对应的文本信息T＝{t₁,t₂,…,t_i}；

所述管理节点将剩余节点分配为所述计算节点和所述验证节点，其中若所述计算节点为m个，则验证节点为n-m-1个。

优选的，S12具体包括以下内容：

所述计算节点对所述原始视频S每一帧进行特征提取；并利用特征之间的关系，将每一帧进行特征分类，并计算每一帧之间的特征距离；

抽取关键帧，得到关键帧集合F＝{f₁,f₂,…,f_m}，并与所述原始视频S同时存入通用的文件系统中；

其中，最先完成关键帧抽取的节点成为主节点，拥有区块链记录权；若多个节点同时完成关键帧抽取，则以事先预设的权重为选中概率，抽取一个节点作为主节点。

优选的，S13具体包括以下内容：

所述计算节点利用哈希函数，生成视频文件的摘要dig，然后使用用户签名sig以及所述文本信息T＝{t₁,t₂,…,t_n}构建该视频对应在区块链上的数据单元<sig,dig,F,T>。

优选的，S14具体包括以下内容：

所述主节点将预设时间内的全部视频的数据单元作为数据源构建Merkle树，并打包成所述区块block，将所述区块block连接在区块链BlockChain上，并进行广播。

优选的，S22具体包括以下内容：

抽取所述待查视频的关键帧，利用所述待查视频的哈希值，查询所述区块链中是否存在相应的视频摘要；同时利用所述待查视频的关键帧，确认是否存在与所述待查视频的关键帧相似的视频。

优选的，S23具体包括以下内容：

针对所有在S22中得到的查询结果，检查链上和链下的标签信息、链上和链下的关键帧以及链下提取的视频摘要和链上存储的视频摘要是否一致；

若一致，证明所有所述查询结果可信；若存在不一致，则区块链数据与文件系统中的数据存在冲突；依据文件系统，更新所述区块链中所有的数据；所述验证节点将所述验证结果进行反馈。

优选的，抽取关键帧均采用深度学习模型。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供的一种基于区块链的视频版权管理方法具有以下有益效果：

首先，在视频信息存储阶段，本发明通过存储原始视频的关键帧、文本信息和摘要的方法来替代存储整个原始视频的存储方式，有效解决了对存储空间要求过大的问题，提高了存储效率，而且本发明采用的共识机制保证了主节点的唯一性，确保了区块链不会出现分叉的问题。

另外，在视频版权查询阶段，本发明在区块链上进行查询，判断待查视频是否存在于区块链上，并通过验证节点对链上链下的数据是否协同进行判断，以此来确保存储过程中数据没有被篡改，保证了本发明中视频存储方式的准确性和可信度，进一步有效地解决了视频版权的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的方法整体流程示意图；

图2附图为本发明提供的视频信息存储阶段流程图；

图3附图为本发明提供的视频版权查询阶段流程图；

图4附图为本发明提供的区块链后台与前端交互示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于区块链的视频版权管理方法，分为视频信息存储阶段和视频版权查询阶段，如图1所示，其中，参与者首先将视频文件与视频文本均存储在数据中心，数据中心即本地文件系统，针对视频文本部分，其内容存储在区块链中；参与者可利用区块链实时的对数据进行一致性的验证；当用户发出验证请求时，该请求由协作网络进行处理，其中协作网络包括验证节点；协作网路对数据中心数据以及区块链数据进行交互，并将验证结果返回给用户。

本实施例中采用15个节点S_VN＝{VN₁,VN₂,…,VN₁₅}，10个用户S_U＝{U₁,U₂,…,U₁₀}以及100个视频文件Sv＝{S₁,S₂,…,S₁₀₀}进行实验，其中S_j的文本信息T_j＝{t^j ₁,t^j ₂,…,t^j _n}，关键帧F_j＝{f^j ₁,f^j ₂,…,f^j _m}。

视频信息存储阶段流程图见图2，结合附图和具体实施实例对此阶段做进一步说明：

步骤1：网络中的15个节点选举一个管理节点，选举得出的管理节点为VN₁₅。首先，管理节点VN₁₅将原始视频数据和视频对应的文本信息T存入本地文件系统。然后，管理节点VN₁₅将剩余节点分配为计算节点和验证节点。计算节点9个，包括VN₁,VN₂,…,VN₉。验证节点5个，包括VN₁₀,VN₁₁,…,VN₁₄。

步骤2：计算节点VN₁,VN₂,…,VN₉首先对视频S₁进行处理，提取视频关键帧。

最先挖掘出关键帧得节点是VN₁，则此时VN₁为主节点，拥有区块的记录权，发出广播让其他节点停止这份数据关键帧的提取工作。

步骤3：计算节点下一步利用md5函数，生成视频文件S₁的摘要dig，然后使用用户签名sig以及视频对应的文本信息T以及上一步骤中的关键帧F构建该视频对应在区块链上的数据单元<sig,dig,F,T>。

步骤4：计算节点在固定时间内(本实例中设定为10分钟)提取视频的数据单元构建默克尔树，然后打包成区块block，将该区块block连接在区块链上，然后广播block。

步骤5：其他节点收到消息后，将block同步到自己的区块链上。

需要说明的是：

区块链中存储的包括视频的关键帧、视频的文本标签以及基于原始视频文件生成的摘要三种元数据；区块链网络包括计算节点，验证节点以及管理节点；其中计算节点负责视频数据上链；验证节点用于区块链上的数据存储和验证，以确保文件系统中得数据不会被篡改；管理节点具有管理整个区块链中所有节点的角色以及新加入节点的认证等功能。

对于数据单元，若视频原始数据为S，提取的关键帧为F＝{f₁,f₂,…,f_i}，所对应的标签集合为T＝{t₁,t₂,…,t_i}，提取该类型数据为Hash(S)f₁,f₂,…,f_it₁t₂…t_i。

视频版权查询阶段流程图见图3，结合附图和具体实施实例对此阶段做进一步说明：

步骤1：用户U将所查询的视频信息发送给验证网络中管理节点，管理节点将验证任务分配给验证节点VN₁₀。

步骤2：验证节点VN₁₀首先在文件系统中查询用户U对应的原始视频，VN₁₀利用第一阶段训练好的深度学习模型，抽取视频的关键帧，并计算原始视频的视频摘要。然后，验证节点VN₁₀查询用户U在链上存储的关键帧和视频数据。

步骤3：验证节点VN₁₀根据所有在步骤2中得到的查询结果，检查链上和链下的标签信息、链上和链下的关键帧以及链下提取的视频摘要和链上存储的视频摘要是否一致。如果一致，证明整个结果可信。如果存在不一致，则区块链数据与文件系统中的数据存在冲突。依据文件系统，更新区块链中所有的数据。

步骤4：验证节点VN₁₀将验证结果返回给用户U。

本发明的工作原理为：

相比通用的分布式数据库的一致性问题，基于区块链的视频文件管理需要考虑视频的存储代价以及节点之间互不信任等因素，区块链系统中有其自身的共识机制，本发明使用的是自定义的共识机制。

在视频信息存储阶段，首先将原始视频存入本地文件系统，进一步抽取关键帧，通过关键帧提取的先后等标准来选取主节点，此时将原始视频与关键帧一同存入通用文件系统中，通用文件系统即为数据中心，再通过计算节点来构建数据单元，其中数据单元中主要包括原始视频的关键帧、文本信息和摘要，主节点将一个时间段内的多个视频的数据单元打包成区块，从而形成区块链，进行广播后，其他节点均获得主节点的状态信息以实现区块链同步，此时完成数据在区块链上的存储。

本发明通过存储原始视频的关键帧、文本信息和摘要的方法来替代存储整个原始视频的存储方式，有效解决了对存储空间要求过大的问题，提高了存储效率，而且本发明采用的共识机制保证了主节点的唯一性，确保了区块链不会出现分叉的问题。

在视频版权查询阶段，在区块链上进行查询，判断待查视频是否存在于区块链上，并通过验证节点对链上链下的数据是否协同进行判断，以此来确保存储过程中数据没有被篡改，保证了本发明中视频存储方式的准确性和可信度，进一步有效地解决了视频版权的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于区块链的视频版权管理方法，其特征在于，包括：视频信息存储阶段和视频版权查询阶段；

所述数据存储阶段包括以下内容：

S11.使用n个节点构建区块链网络，选取一个管理节点，通过管理节点将原始视频S存入本地文件系统；管理节点将剩余节点分配为计算节点和验证节点；

S12.通过所述计算节点对原始视频S进行特征提取，并抽取关键帧，得到关键帧集合F＝{f₁,f₂,…,f_m}，选取主节点，并与所述原始视频S同时存入通用文件系统中；

S13.通过所述计算节点构建所述原始视频S对应在区块链上的数据单元，所述数据单元包括原始视频S的关键帧和文本标签，以及基于原始视频S生成的摘要；

S14.所述主节点将预设时间内的全部视频的数据单元打包成区块block，将所述区块block连接在区块链BlockChain上，并进行广播；

S15.其他节点收到广播消息后同步区块链状态；

所述视频版权查询阶段包括以下内容：

S21.需要进行版权查询的视频为待查视频，所述待查视频被提交到所述管理节点，所述管理节点选取尚未处于工作的任一验证节点；

S22.对待查视频进行关键帧的抽取，通过所述待查视频的哈希值和关键帧进行查询，得到查询结果；

S23.根据链上链下的数据是否协同来判断查询结果的可信度，得到验证结果，所述验证节点将所述验证结果进行反馈。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的视频版权管理方法，其特征在于，S11具体包括以下内容：

使用n个节点构建区块链网络，所有节点投票选举得到一个所述管理节点；通过所述管理节点将所述原始视频S存入本地文件系统；其中，所述原始视频S包括原始视频数据和所述原始视频S对应的文本信息T＝{t₁,t₂,…,t_i}；

所述管理节点将剩余节点分配为所述计算节点和所述验证节点，其中若所述计算节点为m个，则验证节点为n-m-1个。

3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的视频版权管理方法，其特征在于，S12具体包括以下内容：

所述计算节点对所述原始视频S每一帧进行预处理后，抽取其关键帧,得到关键帧集合F＝{f₁,f₂,…,f_m}，并与所述原始视频S同时存入通用的文件系统中；

其中，最先完成关键帧抽取的节点成为主节点，拥有区块链记录权；若多个节点同时完成关键帧抽取，则以事先预设的权重为选中概率，抽取一个节点作为主节点。

4.根据权利要求2所述的一种基于区块链的视频版权管理方法，其特征在于，S13具体包括以下内容：

所述计算节点利用哈希函数，生成视频文件的摘要dig，然后使用用户签名sig以及所述文本信息T＝{t₁,t₂,…,t_n}构建该视频对应在区块链上的数据单元<sig,dig,F,T>。

5.根据权利要求4所述的一种基于区块链的视频版权管理方法，其特征在于，S14具体包括以下内容：

所述主节点将预设时间内的全部视频的数据单元作为数据源构建Merkle树，并打包成所述区块block，将所述区块block连接在区块链BlockChain上，并进行广播。

6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的视频版权管理方法，其特征在于，S22具体包括以下内容：

抽取所述待查视频的关键帧；利用所述待查视频的哈希值，查询所述区块链中是否存在相应的视频摘要；同时利用所述待查视频的关键帧，确认是否存在与所述待查视频的关键帧相似的视频。

7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的视频版权管理方法，其特征在于，S23具体包括以下内容：

针对所有在S22中得到的查询结果，检查链上和链下的标签信息、链上和链下的关键帧以及链下提取的视频摘要和链上存储的视频摘要是否一致；

若一致，证明所有所述查询结果可信；若存在不一致，则区块链数据与视频存储系统中的数据存在冲突；进而依据视频信息，更新所述区块链中所有的数据；所述验证节点将所述验证结果进行反馈。

8.根据权利要求1所述的一种基于区块链的视频版权管理方法，其特征在于，

抽取关键帧均采用深度学习模型。

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