CN113940090A - 客户端取证水印装置、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及客户端取证水印装置、系统及方法，根据本发明的取证水印装置能够与内容服务器进行通信，其中，上述内容服务器从图像内容中选定待显示水印掩膜的水印掩膜区域，将水印掩膜区域的水印区域信息储存到存储部，该装置提供：下载部，其向内容服务器请求所要播放的图像内容，从内容服务器接收图像内容及水印区域信息；水印掩膜生成部，其利用从下载部输入的水印区域信息输出水印掩膜；及叠加部，其将从水印掩膜生成部输入的水印掩膜叠加到从下载部输入的图像内容的水印掩膜区域，从而可以在客户端显示取证水印，以应对共谋攻击(Collusion Attack)。

Description

客户端取证水印装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及一种客户端取证水印装置、系统及方法，具体地，涉及一种客户端取证水印装置、系统及方法，其利用水印掩膜，以在客户端显示取证水印。
背景技术
由服务器端嵌入取证水印的接入方式不仅需要较多的服务器资源，还存在着实时应答性差的缺点。因此，为了使服务器端嵌入取证水印，需克服要实时嵌入用户信息的困难。为了克服这种困难，目前使用一种取证水印嵌入方式，其通过预处理方式生成将水印0嵌入到图像内容的0内容文件和将水印1嵌入到图像内容的1内容文件后，根据用户信息将预处理过程中所生成的0内容文件和1内容文件实时地进行组合，以嵌入取证水印。然而，这种方式具有多个用户可以分别将自己所具有的内容的部分区间进行混合，以使取证水印失效的致命缺点。例如，两个用户可以通过将所接收的内容会话进行混合，生成完全不同的内容文件，使得服务提供者嵌入的信息失效。
并且，在图像内容中适用了硬件数字版权保护(Digital Rights Management，DRM)时，无法使用操作图像的方式来嵌入水印。因此，需要一种也能够嵌入于适用了DRM的图像内容的取证水印显示方法。
发明内容
发明所要解决的问题
为了解决上述问题点，本发明的目的在于提供一种通过利用水印掩膜，可以在客户端显示取证水印的客户端取证水印装置、系统及方法。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，根据本发明一实施例的取证水印装置，能够与内容服务器进行通信，其中，上述内容服务器从图像内容中选定待显示水印掩膜的水印掩膜区域，将上述水印掩膜区域的水印区域信息储存到存储部，上述装置可以包括：下载部，其向上述内容服务器请求所要播放的上述图像内容，从上述内容服务器接收上述图像内容及上述水印区域信息；水印掩膜生成部，其利用从上述下载部输入的上述水印区域信息输出上述水印掩膜；及叠加部，其将从上述水印掩膜生成部输入的上述水印掩膜叠加到从上述下载部输入的上述图像内容的上述水印掩膜区域。
上述下载部还可以从上述内容服务器接收客户会话ID(Client-Session-ID)，上述水印掩膜生成部可以利用从上述下载部输入的上述客户会话ID生成上述水印掩膜并输出。
上述水印掩膜生成部可以生成包括上述水印掩膜的掩膜帧，上述叠加部将从上述水印掩膜生成部输入的上述掩膜帧叠加到从上述下载部输入的上述图像内容中包括上述水印掩膜区域的图像帧。
上述掩膜帧区分为背景和前景，为了非可视性，可以赋予上述背景和上述前景不同的阿尔法值，其中，上述阿尔法值表示透明程度。
上述水印掩膜生成部从上述水印区域信息提取亮度值，且以特定临界值为基准，当上述亮度值为暗值时，可以为上述背景选择暗的阿尔法值。
上述取证水印装置还可以包括：同步管理部，其将上述掩膜帧同步到上述图像帧，使得上述掩膜帧叠加到上述图像内容中包括上述水印掩膜区域的图像帧。
当上述同步管理部接收到在包括上述水印掩膜区域的图像帧中表示连续的图像帧无变化的叠加持续区间时，在上述叠加持续区间(Overlay-Duration)内，可以将上述掩膜帧同步到上述图像帧，以将上述掩膜帧叠加到上述图像帧。
上述取证水印装置还可以包括：攻击防御部，其针对上述水印掩膜监测从上述内容服务器接收的上述客户会话ID是否有效；上述同步管理部是否根据上述叠加持续时间进行操作；或者，是否去除上述叠加部的操作，只显示所述图像内容。
根据本发明又一实施例的取证水印系统，可以包括：内容服务器，其从图像内容中选定待显示水印掩膜的水印掩膜区域，储存上述水印掩膜区域的水印区域信息；及上述的取证水印装置，当上述内容服务器从上述下载部一同接收到所要播放的上述图像内容的请求和客户元数据时，生成上述客户会话ID，且将上述客户元数据和上述客户会话ID一同储存到上述存储部，以能够达成上述目的，其中，上述客户会话ID能够特别指定上述图像内容的客户。
上述内容服务器可以对上述图像内容的图像组内容中特定帧的块进行分析，以将待显示上述水印掩膜的块的位置信息储存到上述水印区域信息。
根据本发明又一实施例的取证水印方法，其由能够与内容服务器进行通信的取证水印装置来执行，其中，上述内容服务器从图像内容中选定待显示水印掩膜的水印掩膜区域，将上述水印掩膜区域的水印区域信息储存到存储部，上述方法可以包括：向上述内容服务器请求所要播放的上述图像内容，从上述内容服务器接收上述图像内容及上述水印区域信息的步骤；通过利用在上述接收的步骤中接收的上述水印区域信息，输出上述水印掩膜的步骤；及将在上述输出步骤中输出的上述水印掩膜叠加到在上述接收的步骤中接收的上述图像内容的上述水印掩膜区域的步骤，以达成上述目的。
发明效果
通过上述构成，本发明可以在客户端显示取证水印，从而应对共谋攻击。
本发明在硬件数字版权保护(Digital Rights Management，DRM)适用于图像内容时也可以显示取证水印。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施例的取证水印装置的框图。
图2是示出从图1的块分析部选择的块的一例的图。
图3是示出在图1的水印掩膜生成部所生成的水印掩膜帧的一例。
图4是示出图1的同步管理部所管理的叠加持续区间的一例的图。
图5是示出在图1的内容叠加部所叠加的图像的一例的图。
图6是示出根据本发明又一实施例的取证水印方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图来说明根据本发明的客户端取证水印装置、系统及方法的优选实施例。作为参考，以下在说明本发明时表示本发明构成要素的术语是考虑各个构成要素的功能而命名，因此，不能将其理解为对本发明技术性构成要素的限定。
图1是示出根据本发明一实施例的客户端取证水印系统的框图；图2是示出从图1的块分析部选择的块的一例的图；图3是示出在图1的水印掩膜生成部所生成的水印掩膜帧的一例；图4是示出图1的同步管理部所管理的叠加持续区间的一例的图；图5是示出在图1的内容叠加部所叠加的图像的一例的图。
如图1所示，取证水印系统包括内容服务器110及取证水印装置120。
内容服务器110可以包括帧提取部112、块分析部114、内容存储部116及数据库存储部118。
帧提取部112从图像内容提取内帧。图像内容可以包括多个图像组(Group OfPictures，GOP)。其中，GOP包括作为帧内编码图像的内帧(I frame)、作为帧间顺时针方向预测的编码图像的预测帧(P frame)及作为双方向预测编码图像的双方向预测帧(Bframe)，例如，一个GOP可以由I、B、B、P、B、B、P、B、B、P、B、B、P、B、B构成。其中，作为帧提取部112所提取的帧的示例仅使用了内帧，但并不排除预测帧(P frame)和双方向帧(B frame)。
块分析部114可以接收帧提取部112提取并输出的内帧作为输入，分析能够表示完整的水印信息的块，以从取证水印装置120选择待显示水印掩膜的帧。此时，可以分析一个帧内是否存在能够表示所有有效载荷的块，并选择所述帧。
块分析部114在编码图像的内帧选择特定大小以下的块，即，选择编码图像的最小块。例如，块分析部114可以在内帧选择4X4预测块的亮度(luminance)信号。因此，内帧中被编码为大于特定大小的块，将在嵌入水印信息的块候选群中排除。从候选群中排除被编码为大于特定大小的块的理由为，这些块的图像接近柔和(smooth)的图像，因此，水印嵌入于这些块时，显眼的可能性较大。因此，在HEVC规格中，当某一个块被编码为32X32、32X16、16X32及16X16的块中任意一个时，可以考虑为该块接近柔和图像，并且，在AVC规格中，当某一个块被编码为16X16、8X16及16X8的块中任意一个时，可以考虑该块接近柔和图像。
块分析部114选择仅由特定大小以下的块构成的宏块。例如，AVC规格中，块分析部114可以选择仅由在编码图像的内帧选择的4X4的子块构成的16X16的宏块。
块分析部114确认在所选择的宏块的量化系统中，非零量化系数(nonzeroquantized coefficients，NNZ)的数量是否大于特定数量(Nt)。当NNZ的数量大于特定数量(Nt)时，块分析部114将这些块选择为可嵌入水印信息的块。当NNZ较小时，图像解码过程中将丢失该宏块的原有信息，有可能使同步错误增大。考虑到这些问题，设置特定数量(Nt)很重要。
当可嵌入水印信息的宏块的数量大于等于可以有效载荷水印信息的特定数量时，例如，大于等于64个时，块分析部114将该宏块选择为显示水印信息的帧。图2示出了根据块分析部114所分析结果的块的一例。图2中，如果帧相应于各个内帧，则第一GOP的内帧(Frame-1)及第一GOP的内帧(Frame-3)将被选择为在取证水印装置120中显示水印掩膜的帧。
并且，取证水印装置120中水印掩膜所叠加的图像可能会发生时间性闪烁(temporal flicker)。为了防止或减少这种时间性闪烁，块分析部114可以通过计算伪运动矢量(pseudo motion vector)来确定显示水印掩膜的最终宏块。
若确定了待显示水印掩膜的最终宏块，则块分析部114将帧信息(Frame Number)及帧内块的位置信息(Block-Location)储存到数据库存储部118。并且，块分析部可以储存待显示水印掩膜的最终宏块的亮度信息。
内容存储部116可以储存与图像内容完全相同的内容，根据装置的不同，可存储含有时序头的内容，其中，上述时序头中包含水印掩膜将会后续显示在帧上的信息，但由于视频帧本身没有变化，因此，本发明中将这些所有内容统一为图像内容来使用。
在块分析部114被选择的帧信息、帧内块的位置信息及亮度信息将作为水印区域信息储存在数据库存储部118。该水印区域信息被发送至取证水印装置120，用于在后续显示取证水印信息。当收到取证水印装置120的图像内容请求，以生成在内容播放时刻能够特别指定取证水印装置120或用户等的客户会话ID(Client-Session-ID)时，该客户会话ID也与客户元数据一同储存到数据库存储部118。
取证水印装置120可以包括下载部122、水印掩膜生成部124、同步管理部126、叠加部128、显示部130及攻击防御部132。
下载部122向内容服务器110请求所要观看的内容，管理和播放已下载的内容。下载部122不仅从内容服务器110接收图像内容，还接收客户会话ID(Client-Session-ID)、水印区域信息及叠加持续时间(Overlay-Duration)。
水印掩膜生成部124从下载部122接收客户会话ID及水印区域信息。水印掩膜生成部124通过使用客户会话ID生成水印掩膜，利用水印区域信息向掩膜帧的块提供水印掩膜。虽然图1中描述为水印掩膜生成于取证水印装置120，但也可以从内容服务器110接收水印掩膜。
水印掩膜以半透明的形态叠加到图像内容。因此，无法在视觉上识别到水印掩膜。图3示出了生成于水印掩膜生成部124的水印掩膜帧的一例。
如图3所示，例如，客户会话ID为ABC时，水印掩膜可以在掩膜帧内显示为ABC。此时，为了非可视性，可以用表示透明程度的阿尔法(alpha)表示水印掩膜，其中，完全透明为0.0，完全不透明为1.0。例如，本实施例中使用①背景(Background)：Black Alpha 0.0及前景(Foreground)：White Alpha 0.1；②背景：Black Alpha 0.1及前景：White Alpha 0.0；③背景：White Alpha 0.0及前景：Black Alpha 0.1；④背景：White Alpha 0.1及前景：Black Alpha 0.0来表示这种阿尔法。可以利用包含在水印区域信息的亮度信息来选择这些阿尔法值。例如，当内容图像的亮度暗时，背景选择Black Alpha且根据亮度值选择BlackAlpha值，并且，当内容图像的亮度亮时背景选择White Alpha且根据亮度值选择WhiteAlpha值。其中，实施例的阿尔法值仅为实例，其可以根据亮度信息进行变化。
同步管理部126同步内容帧和掩膜帧，使得水印掩膜在适当的时间叠加在图像内容。一个水印掩膜可以横越一个以上的帧并叠加到其上。图4示出了同步管理部126所管理的叠加持续区间的一例。如图4所示，水印掩膜1(Overlay-Mask-1)可以横越三个帧并叠加到其上，水印掩膜2(Overlay-Mask-2)可以叠加到一个帧。
图4中水印掩膜1(Overlay-Mask-1)横跨三个帧并叠加到其上，这意味着，例如，可以是在视频的GOP中在I帧以及连续的2个帧中显示水印掩膜1。此时，这可意味着在I帧之后的连续2个帧的场景中没有时间变化，且这些信息可以从内容的GOP头信息获取。
叠加部128将掩膜帧叠加到正在播放的内容帧。图5示出了通过内容叠加部128所叠加的图像的一例。需要时，叠加部128可以考虑内容帧的颜色及浓度等来改变掩膜帧的浓度等后叠加掩膜帧。
显示部130显示通过叠加部128所叠加的视频。此时，在显示部130所显示的视频中无法用肉眼识别到水印掩膜。
攻击防御部132监测是否存在要去除水印掩膜的外部攻击。攻击防御部132监测提供至叠加部128的水印区域信息和客户会话ID是否有效，且监测同步管理部126是否根据水印区域信息和叠加持续时间信息进行操作。攻击防御部132还监测叠加部128的操作是否已去除，显示部130中只显示图像内容。当检测期间感测到外部攻击时，将停止播放使得显示部130停止显示图像内容。
图6是示出根据本发明又一实施例的取证水印方法的流程图。
S602、帧提取部112从图像内容提取特定帧，例如，提取内帧。S604、块分析部114接收帧提取部112提取并输出的内帧作为输入，分析能够表示完整的水印信息的块，以从取证水印装置120选择待显示水印掩膜的帧。S606、若确定了待显示水印掩膜的宏块，则块分析部114将帧信息(Frame Number)及帧内块的位置信息(Block-Location)储存到数据库存储部。并且，块分析部还可以储存待显示水印掩膜的最终宏块的亮度信息。
S608、内容存储部116储存原始内容，即，储存与图像内容完全相同的内容。根据内容服务器110的不同，可将含有时序头的内容存储到内容存储部116中，其中，上述时序头中包含水印掩膜将会后续显示在帧上的信息，但由于视频帧本身没有变化，因此，本发明中将这些所有内容统一为原始内容来使用。
S610、当收到取证水印装置120的图像内容请求，以生成在内容播放时刻能够特别指定取证水印装置120或用户等的客户会话ID(Client-Session-ID)时，将该客户会话ID与客户元数据一同储存到数据库存储部118。
S612、下载部122从内容服务器110接收图像内容和水印区域信息。下载部122除了水印区域信息，还可以接收客户会话ID(Client-Session-ID)及叠加持续时间(Overlay-Duration)。
水印掩膜生成部124从下载部122接收客户会话ID及水印区域信息。S614、水印掩膜生成部124通过使用客户会话ID生成水印掩膜，利用水印区域信息向掩膜帧的块提供水印掩膜输出掩膜帧。
S616、同步管理部126同步内容帧和掩膜帧，使得水印掩膜在适当的时间叠加在图像内容。一个水印掩膜可以横跨到一个以上的帧，并叠加到其上。
S618、叠加部128将掩膜帧叠加到正在播放的内容帧。图5示出了通过内容叠加部128所叠加的图像的一例。需要时，叠加部128可以考虑内容帧的颜色及浓度等来改变掩膜帧的浓度等后叠加掩膜帧。
S620、显示部130显示通过叠加部128所叠加的视频。此时，在显示部130所显示的视频中无法用肉眼识别到水印掩膜。
本发明的实施例中以分析并选择块为实例进行了说明，但也可根据情况选择和使用固定的块。
以上所描述的本发明的实施例仅示例性地示出了本发明的技术思想，本发明的保护范围应以权利要求书为准。并且，在不超出本发明本质特征的范围内，本发明所属领域的普通技术人员可以进行多种修改和变形，因此，在与本发明等同范围内的所有技术思想应解释为包含在本发明的权利范围内。

Claims (14)

1.一种取证水印装置，其能够与内容服务器进行通信，其中，所述内容服务器从图像内容中选定待显示水印掩膜的水印掩膜区域，并将所述水印掩膜区域的水印区域信息储存到存储部，其特征在于，包括：
下载部，其向所述内容服务器请求所要播放的所述图像内容，从所述内容服务器接收所述图像内容及所述水印区域信息；
水印掩膜生成部，其利用从所述下载部输入的所述水印区域信息输出所述水印掩膜；及
叠加部，其将从所述水印掩膜生成部输入的所述水印掩膜叠加到从所述下载部输入的所述图像内容的所述水印掩膜区域。
2.根据权利要求1所述的取证水印装置，其特征在于，
所述下载部还从所述内容服务器接收客户会话ID，
所述水印掩膜生成部利用从所述下载部输入的所述客户会话ID生成所述水印掩膜并输出。
3.根据权利要求2所述的取证水印装置，其特征在于，
所述水印掩膜生成部生成包括所述水印掩膜的掩膜帧，
所述叠加部将从所述水印掩膜生成部输入的所述掩膜帧叠加到从所述下载部输入的所述图像内容中包括所述水印掩膜区域的图像帧。
4.根据权利要求3所述的取证水印装置，其特征在于，
所述掩膜帧区分为背景和前景，为了非可视性，赋予所述背景和所述前景不同的阿尔法值，其中，所述阿尔法值表示透明程度。
5.根据权利要求4所述的取证水印装置，其特征在于，
所述水印掩膜生成部从所述水印区域信息提取亮度值，且以特定临界值为基准，当所述亮度值为暗值时，为所述背景选择暗的阿尔法值。
6.根据权利要求3所述的取证水印装置，其特征在于，还包括：
同步管理部，其将所述掩膜帧同步到所述图像帧，使得所述掩膜帧叠加到所述图像内容中包括所述水印掩膜区域的图像帧。
7.根据权利要求6所述的取证水印装置，其特征在于，
当所述同步管理部接收到在包括所述水印掩膜区域的图像帧中表示连续的图像帧无变化的叠加持续区间时，在所述叠加持续区间内，将所述掩膜帧同步到所述图像帧，以将所述掩膜帧叠加到所述图像帧。
8.根据权利要求7所述的取证水印装置，其特征在于，还包括：
攻击防御部，其针对所述水印掩膜监测从所述内容服务器接收的所述客户会话ID是否有效；所述同步管理部是否根据所述叠加持续时间进行操作；或者，是否去除所述叠加部的操作，只显示所述图像内容。
9.一种取证水印系统，其特征在于，包括：
内容服务器，其从图像内容中选定待显示水印掩膜的水印掩膜区域，储存所述水印掩膜区域的水印区域信息；及
根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的取证水印装置，
当所述内容服务器从所述下载部一同接收到所要播放的所述图像内容的请求和客户元数据时，生成所述客户会话ID，且将所述客户元数据和所述客户会话ID一同储存到所述存储部，其中，所述客户会话ID能够特别指定所述图像内容的客户。
10.根据权利要求9所述的取证水印系统，其特征在于，
所述内容服务器对所述图像内容的图像组内容中特定帧的块进行分析，以将待显示所述水印掩膜的块的位置信息储存为所述水印区域信息。
11.一种取证水印方法，其由能够与内容服务器通信的取证水印装置执行，其中，所述内容服务器从图像内容中选定待显示水印掩膜的水印掩膜区域，并将所述水印掩膜区域的水印区域信息储存到存储部，其特征在于，包括：
向所述内容服务器请求所要播放的所述图像内容，从所述内容服务器接收所述图像内容及所述水印区域信息的步骤；
通过利用在接收的步骤中接收的所述水印区域信息，输出所述水印掩膜的步骤；及
将在输出的步骤中输出的所述水印掩膜叠加到在接收的步骤中接收的所述图像内容的所述水印掩膜区域的步骤。
12.根据权利要求11所述的取证水印方法，其特征在于，
在接收的步骤中还从所述内容服务器接收客户会话ID，
在输出的步骤中通过利用在接收的步骤中接收的所述客户会话ID，生成并输出所述水印掩膜。
13.根据权利要求11或12所述的取证水印方法，其特征在于，
生成的步骤包括生成包括所述水印掩膜的掩膜帧，
叠加的步骤通过将所述掩膜帧同步到所述图像内容中包括所述水印掩膜区域的图像帧，使得在生成的步骤所生成的所述掩膜帧叠加到所述图像帧。
14.根据权利要求13所述的取证水印方法，其特征在于，还包括：
针对所述水印掩膜，监测从所述内容服务器接收的所述客户会话ID是否有效；或者，是否去除叠加步骤的操作，只显示所述图像内容的步骤。
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