高清实时视频流脆弱性数字水印技术研究

法提 出 了认证方案 。通过 对水印特征 的分析 ， 出在 Ｈ＿ ４ 提 ２ 视频编码 时根据Ｉ ６ 帧的低频ＤＣＴ 量化 系数及 密钥生成
水 印信 息 ， 嵌入 到Ｉ 帧的 高频ＤＣ 量化 系数 中７ Ｐ Ｔ Ｘ 帧的ＤＣ Ｔ量化 系数 中 ， 视频 的解码阶段进行检 测及验证 ， 并在 水 印提取不需要原始视频的参与 ， 于盲检测。实验结果表 明 ， 属 该文 中所提 出的算法及 验证方案对Ｈ． ４ ２ 视频 的 ６
技术 则克 服 了传 统数 字签 名技 术 的这些 缺点 。基 于
脆弱性 ， 即水 印算 法 能够 有效 地感 知各 种攻 击 ，
脆弱 性数字 水 印技术 的数据 完 整性验 证 为解决 视频 当视 频遭 受攻 击时 ，能够 提示 用 户所接 收 到 的视 频 数据篡改 提示 问题提供 了一条理 想 的技术 途径 。 数据完 整性遭 到质疑 。 国内外对基 于 压缩域 的脆弱性 数字 水 印算 法研
体信 号 中用 以验证数 据完整 性的技术 。
这种 方法 的优 点是水 印嵌 入后 原则 上不 会增 加视 频
且在 编码过 程 中嵌入 水 印 ， 计算 复 杂度 相 目前 ， 据完整 性 验证 的方 法主要 有 两种 ： 数 数字 的 比特率 ， 易于 添加 。 文所提 出 的算 法是在 这种思想 本 签名技 术和脆 弱性 数字 水 印技术 。但 数字 签名技 术 对较低 ， 对 多媒体数 据 的保 护存在一 些弊端 。 首先 ， 数字签 名 的基 础 上 结 合 应 用 场 景 的特 点 对 原 有 算 法 进 行 改 技 术只能保 证所 传输 内容 在签 名存 在状 态下 不被 修 进 ，较 好地克 服 了原算 法在 用于 高清 实 时视 频 流时 改， 签名 一旦被解 密 ， 数据 内容 就完 全是透 明的 。其 的缺陷 。
图 像质量、 出 输 码率及编码速度影响较小， 并能有效的检测各类攻击， 具有较强的实用性及有效性。
关键词 ： 脆 弱性视 频水 印； 完垫 性认证 ； ２４ Ｈ． ６
究 主要 有两种 基本思 想 。 第一种 是在 ＰＢ 、 帧的运 动矢 １ 引言 由于Ｐ Ｂ 的运 动矢量 对各 种处理 方式 都 、帧 随着 网络 技术 和 多媒体 技术 的发 展 ，实 时传输 量 中嵌 入 ， 故 的视 频信号 正在 逐步进 入高 清 时代 。人们 在关 注视 比较敏感 ， 可 以用 于嵌入脆 弱性 数字水 印。但 由于
宽资 源有 限 ，所 以在 水 印嵌 入后 不 能增 加 视 频 中Ｉ 的特征信 息作 为水 印 内 帧
容 的基 础 ， 过加 密 计算 生 成水 印信 息 嵌入 到Ｉ 通 帧和
１ ＿ ＿ Ｉ Ｉ
水 印的盲 检测 ， 由于 水 印是 用 于完 整 验 证 ， 存 Ｐ Ｉ Ｃ 系数 中。Ｉ 的 主要特征 信息 都包 含在Ｄ Ｔ 帧 ￣Ｄ Ｔ 帧 Ｃ ＿厂 验证 时 是无法 获 取 原始 图像 信息 的 ，所 以在 水 印检 系数 中 ， 帧 的剪 裁 、 对Ｉ 替换 等攻 击都 会 引起部 分 Ｄ Ｔ Ｃ
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安 全性 ，指攻 击者 在 不知道 密 钥等信 息 的情况
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４ 收 稿 日期 ：０ １ ０ — ３ ２ｉ ２ １— ３ １
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２ １ ＿ ０ １２
数 据 通信
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次 ，多媒体 数据 内容 的完整 性认 证往 往需 要容 忍一 定程度 的失 真 ，而密码 学 中的认 证方 法不 允许 有一 ２ 水 印特 征 分 析
个 比特 的改 变 ， 否则 将无 法恢 复正 确 的信息 。最 后 ，
为 高清实 时视 频流 提供 完整 性 验证保 护 的脆弱
加 密后 的数字 签名 需要 附在 原文后 面发 送 ，这也 无 性 数 字 水 印需要 具 备 视频 水 印 的一 般 性 特征 外 ， 还 形 中加大 了发送 带宽 。近 年来 发展起 来 的数 字水 印 需要 具有 与应用相 关 的一些特 征 。可概 括如下 ：
．６ 采用 了预测 编 码 ，在 Ｐ Ｂ 的运动矢 量 中嵌人 、帧 频 信号 的图像 质量 、 实时 性等基 本 问题 的 同时 ， 越 Ｈ２ ４ 也 来 越重 视视频 数据 的安全 性 。视频 数据 完蛰 眭的安 数 字 水 印 的方 法会 造 成 编解 码 方 的预测 基 础 不 同 ， 影 基 全更 是 可靠 通信 的基本 要求 。脆 弱 性数 字水 印就 是 导 致误差 漂移 ， 响图像质 量 ； 于压 缩域嵌 入脆 弱 Ｃ 系数 中嵌 入 ， 通过 一定 的算法 将水 印信 息嵌 入到 被保 护 的数 字 载 性数字 水 印的第 二种基本 思想是 在Ｄ Ｔ
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数信０ 据 ２ 通１ １ ＿ ２
高清实时视频流脆弱性数字水印技术研究
耿 晓宇’李 影 （ ． １ 数据通信科学技术研 究所 北京 １ ０ １ １ ０ ９ ２ 石家庄 邮电职业技术学院 ） ．
摘 要 ：为解决高清实时视频流完整性验证问题， 文章提出了一种Ｈ． ４ ２ 脆弱性数字水印算法， ６ 并基于该算
完整性 验证 结论 。
下 无法 伪造 或 添加 水 印 ，也 无法 通过 分 析带 有 水 Ｅ 印信 息 ’并 与提 取 到水 印信 息 ， 行 比较 ， 到 Ｉ Ｊ ， 进 得
的Ｈ ２ ４ 流获 取密钥 信 息 。 ．６ 码
视 频速率 恒 定性 ，由于高 清视 频 在 编码 后 本身 ４ 数 字 水 印 算 法 设 计 的码 率 就 比较 高 ， 同时视 频在 进 行传 输 时 ， 网络 的带 ４ １ 水 印 信 息 生 成 算 法 ．