本發(fā)明涉及信息安全
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地說，涉及一種具有兩種水印MPEG視頻的嵌入與檢測方法。
背景技術(shù)：
：隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，視頻作為一種多媒體信息，其在社會中的影響地位越來越重，視頻遭受篡改的事件也屢屢發(fā)生。與數(shù)字圖像相比，由于視頻制作的復(fù)雜性和傳播過程的特殊性，數(shù)字視頻在人們心目中具有一定的公信力，因此針對數(shù)字視頻的偽造將會造成很大的沖擊力和破壞力。篡改和偽造的視頻一旦被用于媒體傳播、科學(xué)發(fā)現(xiàn)、保險和法庭證物等，將會對政治、軍事和社會的各方面產(chǎn)生嚴重的影響。現(xiàn)階段，采用視頻水印和數(shù)字簽名進行視頻篡改檢測是研究的熱點之一，通過預(yù)先在視頻中預(yù)先嵌入視頻水印并檢測這些信息的完整性來判斷視頻是否被篡改。傳統(tǒng)的視頻篡改檢測方法大多采用一種類型的水印信息預(yù)先嵌入視頻水印并檢測這些信息的完整性來判斷視頻是否被篡改，然而，只采用單種類型的水印信息無法保證視頻檢測的可靠性和準(zhǔn)確性。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點與不足，提供一種具有兩種水印MPEG視頻的嵌入與檢測方法，該方法采用內(nèi)容認證水印信息和完整性水印信息兩種類型的水印信息預(yù)先嵌入視頻中，并檢測兩種水印信息的完整性來判斷視頻是否被篡改，從而大大提高MPEG視頻篡改檢測的可靠性和準(zhǔn)確性。為了達到上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種具有兩種水印MPEG視頻的嵌入與檢測方法，其特征在于：包括個步驟：第一步，生成內(nèi)容認證水印信息，并將內(nèi)容認證水印信息嵌入到MPEG視頻全部I幀的各個宏塊中，得到帶內(nèi)容認證水印的MPEG視頻；第二步，首先，生成組序水印信息，并將組序水印信息轉(zhuǎn)換成二進制表示形式；生成組內(nèi)幀序水印信息，并將組內(nèi)幀序水印信息轉(zhuǎn)換成二進制表示形式，將二進制表示形式的組序水印信息和二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息作為完整性水印信息；然后，設(shè)定將完整性水印信息嵌入到MPEG視頻時畫面幀嵌入點的數(shù)量和各畫面幀嵌入點的位置；將完整性水印信息中的組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點的Cr色度塊，將完整性水印信息中的組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點的Cb色度塊；將完整性水印信息中的組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的宏塊第一個亮度塊中，將完整性水印信息中的組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的宏塊第四個亮度塊中，以實現(xiàn)完整性水印信息的嵌入，得到帶水印信息的MPEG視頻；其中，水印信息為內(nèi)容認證水印信息和完整性水印信息；第三步，首先，對第二步得到的帶水印信息的MPEG視頻進行內(nèi)容認證水印信息的提取，并對提取的內(nèi)容認證水印信息進行檢測，判斷帶水印信息的MPEG視頻中各個宏塊的內(nèi)容認證水印信息是否被篡改；然后，對第二步得到的帶水印信息的MPEG視頻進行完整性水印信息的提取，并對提取的完整性水印信息進行檢測，判斷帶水印信息的MPEG視頻中各畫面幀嵌入點的完整性水印信息是否被篡改；最后，根據(jù)MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息和完整性水印信息是否被篡改的判斷結(jié)果，來判斷預(yù)先在MPEG視頻中嵌入水印信息的MPEG視頻的完整性。在上述方案中，本發(fā)明采用內(nèi)容認證水印信息的嵌入和檢測可提高水印信息的保密性效果，使得內(nèi)容認證水印信息不易偽造，而且可有效保障內(nèi)容認證水印信息檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。而本發(fā)明的完整性水印采用了創(chuàng)新型的雙信息，即將幀所在的畫面組序號與幀在畫面組內(nèi)的序號共同產(chǎn)生完整性水印信息，相對于以往的完整性水印(利用幀在整個視頻中的序號作為完整性水印信息)，本發(fā)明所采用的方法提高了完整性水印的信息容量，提高了篡改檢測的可靠性。第一步，所述生成內(nèi)容認證水印信息，并將內(nèi)容認證水印信息嵌入到MPEG視頻全部I幀的各個宏塊中，得到帶內(nèi)容認證水印的MPEG視頻是指：包括以下步驟：步驟S0101：提取MPEG視頻的其中一個宏塊中4個亮度塊的DCT低頻系數(shù)：其中Yi為宏塊中按存儲順序的第i個亮度塊，Y′1為從第i個亮度塊提取出來的DCT低頻系數(shù)，.*運算符表示矩陣對應(yīng)位置的元素相乘作為結(jié)果矩陣中對應(yīng)位置的元素；步驟S0102：求出4個亮度塊的特征值，得到第i個亮度塊的壓縮感知特征值Fi：：Fi＝Φ1×Y′i×Φ2其中，Φ1是一個1行8列的高斯矩陣，Φ2是一個8行1列的高斯壓縮參考矩陣；步驟S0103：利用各亮度塊的壓縮感知特征值Fi生成內(nèi)容認證水印信息；具體為：首先按照各亮度塊的壓縮感知特征值Fi對亮度塊進行排序，然后按升序順序?qū)?、2、3、4分別作為4個亮度塊的內(nèi)容認證水印信息，以生成內(nèi)容認證水印信息；其它宏塊的內(nèi)容認證水印信息按照步驟S0101～步驟S0103生成；步驟S0104：將步驟S0103生成的內(nèi)容認證水印信息嵌入到MPEG視頻的各個宏塊中，其中，內(nèi)容認證水印信息嵌入到MPEG視頻的其中一個宏塊具體為：內(nèi)容認證水印信息為1的亮度塊嵌入內(nèi)容認證水印信息后為：內(nèi)容認證水印信息為2的亮度塊嵌入內(nèi)容認證水印信息后為：內(nèi)容認證水印信息為3的亮度塊嵌入內(nèi)容認證水印信息后為：內(nèi)容認證水印信息為4的亮度塊嵌入內(nèi)容認證水印信息后為：其中，Y為原始亮度塊；內(nèi)容認證水印信息按照上述方法嵌入到MPEG視頻的其它宏塊中。本發(fā)明的Φ1與Φ2為使用者所持有的個性矩陣，作為水印的密鑰，在保證此密鑰不泄露的情況下，第三方即使獲得本發(fā)明所述的內(nèi)容認證水印的生成、嵌入、提取和分析流程，也無法偽造水印信息，保證水印的安全性。特別的，可以為MPEG視頻中宏塊內(nèi)存儲的4個位置的亮度塊分別采用不同的Φ1與Φ2，采用多途徑控制密鑰的使用，防止單一途徑密鑰泄漏而造成的安全問題，這樣可以進一步提高水印的安全性。本發(fā)明方法采用二次高斯壓縮得出的特征值作為內(nèi)容認證水印的特征值，若要得到相同的特征值，兩個壓縮用的參考矩陣缺一不可，以達到保密性的效果，使得水印信息不易偽造。第二步，所述生成組序水印信息，并將組序水印信息轉(zhuǎn)換成二進制表示形式；生成組內(nèi)幀序水印信息，并將組內(nèi)幀序水印信息轉(zhuǎn)換成二進制表示形式是指：包括以下步驟：步驟S0201：對MPEG視頻畫面組序號進行hash值計算，則第i個畫面組內(nèi)所有畫面幀的組序水印信息為：其中，Gi為第i個畫面組的順序號；步驟S0202：將步驟S0201第i個畫面組內(nèi)所有畫面幀的組序水印信息的十進制表示形式轉(zhuǎn)換為二進制表示形式，當(dāng)二進制表示形式的組序水印信息碼元數(shù)不足9位時，在前面用“0”補足；步驟S0203：除了畫面組內(nèi)第一幀外，其它幀的組內(nèi)幀序水印信息采用自身的序號；第一幀的組內(nèi)幀序水印信息為該畫面組內(nèi)最后一個幀的序號；步驟S0204：將步驟S0203的組內(nèi)幀序水印信息的十進制表示形式轉(zhuǎn)換為二進制表示形式，當(dāng)二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息碼元數(shù)不足9位時，在前面用“0”補足。MPEG視頻的畫面組數(shù)量非常多，故組序水印信息不能直接采畫面用組序號，需要對畫面組序號進行hash值計算。考慮到MPEG視頻畫面組內(nèi)的幀數(shù)量不多，故可以直接用序號作為除畫面組內(nèi)第一幀以外其他幀的組內(nèi)幀序水印信息。第二步中，所述設(shè)定將完整性水印信息嵌入到MPEG視頻時畫面幀嵌入點的數(shù)量和各畫面幀嵌入點的位置是指：首先，確定畫面幀嵌入點的數(shù)量N個，其中，每個畫面幀嵌入點包括9個宏塊，9個宏塊由1個中心宏塊和圍繞該中心宏塊的8個宏塊組成；每個宏塊包括一個Cr色度塊、一個Cb色度塊和四個亮度塊；其次，按照下述規(guī)則確定每個畫面幀嵌入點中心宏塊的位置，以得到該畫面幀嵌入點中9個宏塊的位置：每個畫面幀嵌入點中心宏塊與最上面一行宏塊的距離為4n-1(n＝1，2，3，…)，與最左邊一列宏塊的距離為第二步中，所述將完整性水印信息中的組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點的Cr色度塊，將完整性水印信息中的組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點的Cb色度塊是指：包括以下步驟：步驟S0301：計算每個宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)的平方和DMH：其中，表示Cr塊中第i個DCT中高頻系數(shù)；步驟S0302：根據(jù)9個宏塊的位置，將組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點每個宏塊的Cr色度塊中：若待嵌入的二進制表示形式的組序水印信息為“1”，且待嵌入Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為0，則在當(dāng)前宏塊的相鄰宏塊中尋找最優(yōu)宏塊，將最優(yōu)宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)替換當(dāng)前宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)；其中，最優(yōu)宏塊是指Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH最小且非0；若待嵌入的二進制表示形式的組序水印信息為“0”，且待嵌入Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為非0，則將待嵌入水印的宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)置為0；碼元數(shù)為9位的組序水印信息依照上述方法按從左到右、從上到下的順序嵌入到畫面幀嵌入點中9個宏塊的Cr色度塊中；步驟S0303：計算每個宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)的平方和DMH：其中，表示Cb塊中第i個DCT中高頻系數(shù)；步驟S0304：根據(jù)9個宏塊的位置，將組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點每個宏塊的Cb色度塊中：若待嵌入的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“1”，且待嵌入Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為0，則在當(dāng)前宏塊的相鄰宏塊中尋找最優(yōu)宏塊，將最優(yōu)宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)替換當(dāng)前宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)；其中，最優(yōu)宏塊是指Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH最小且非0；若待嵌入的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“0”，且待嵌入Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為非0，則將待嵌入水印的宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)置為0；碼元數(shù)為9位的組內(nèi)幀序水印信息依照上述方法按從左到右、從上到下的順序嵌入到畫面幀嵌入點中9個宏塊的Cb色度塊中。第二步，所述將完整性水印信息中的組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的宏塊第一個亮度塊中，將完整性水印信息中的組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的宏塊第四個亮度塊中是指：包括以下步驟：步驟S0305：根據(jù)9個宏塊的位置，將組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的每個宏塊第一個亮度塊中：若待嵌入的二進制表示形式的組序水印信息為“0”，則按以下公式計算得到該宏塊中嵌入組序水印信息的第一個亮度塊：其中，Y1為原始第一個亮度塊；若待嵌入的二進制表示形式的組序水印信息為“1”，則計算若Y#的值為0，則設(shè)置第一亮度塊中第40個DCT中高頻系數(shù)為1：若Y#的值為非0，則不進行操作；步驟S0306：根據(jù)9個宏塊的位置，將組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的每個宏塊第四個亮度塊中：若待嵌入的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“0”，則按以下公式計算得到該宏塊中嵌入組內(nèi)幀序水印信息的第四個亮度塊：其中，Y4為原始第四個亮度塊；若待嵌入的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“1”，則計算若Y#的值為0，則設(shè)置第四亮度塊中第40個DCT中高頻系數(shù)為1：若Y#的值為非0，則不進行操作。第三步中，所述對第二步得到的帶水印信息的MPEG視頻進行內(nèi)容認證水印信息的提取，并對提取的內(nèi)容認證水印信息進行檢測，判斷帶水印信息的MPEG視頻中各個宏塊的內(nèi)容認證水印信息是否被篡改是指：包括以下步驟：步驟S0401：提取帶水印信息的MPEG視頻的其中一個宏塊中4個亮度塊的DCT低頻系數(shù)：其中為帶水印信息的MPEG視頻的宏塊中按存儲順序的第i個亮度塊，為從第i個亮度塊提取出來的DCT低頻系數(shù)，.*運算符表示矩陣對應(yīng)位置的元素相乘作為結(jié)果矩陣中對應(yīng)位置的元素；步驟S0402：求出4個亮度塊的特征值，得到第i個亮度塊的壓縮感知特征值其中，Φ1是一個1行8列的高斯矩陣，Φ2是一個8行1列的高斯壓縮參考矩陣；步驟S0403：利用各亮度塊的壓縮感知特征值Fi生成帶水印信息的MPEG視頻中的內(nèi)容認證水印信息；具體為：首先按照各亮度塊的壓縮感知特征值Fi對亮度塊進行排序，然后按升序順序?qū)?、2、3、4分別作為4個亮度塊的內(nèi)容認證水印信息，以生成帶水印信息的MPEG視頻中的內(nèi)容認證水印信息；帶水印信息的MPEG視頻的其它宏塊的內(nèi)容認證水印信息按照步驟S0401～步驟S0403提取；步驟S0404：根據(jù)步驟S0403提取帶水印信息的MPEG視頻中的內(nèi)容認證水印信息，計算相應(yīng)內(nèi)容認證水印信息亮度塊的檢測值：帶水印信息的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息為1的亮度塊的檢測值：帶水印信息的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息為2的亮度塊的檢測值：帶水印信息的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息為3的亮度塊的檢測值：帶水印信息的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息為4的亮度塊的檢測值：其中，Ywm為帶水印信息的MPEG視頻中其中一個宏塊的亮度塊；步驟S0405：對該宏塊中每個亮度塊的檢測值進行判斷：若其中一個亮度塊的檢測值Y#為非0，則判斷該宏塊存儲的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息被篡改，并將該宏塊存儲的MPEG視頻內(nèi)容改為全黑；否則，判斷為該宏塊存儲的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息未被篡改；判斷帶水印信息的MPEG視頻中其它宏塊的內(nèi)容認證水印信息是否被篡改按照步驟S0404～步驟S0405進行；最后得到的MPEG視頻即為篡改檢測結(jié)果的視頻。第三步中，所述對第二步得到的帶水印信息的MPEG視頻進行完整性水印信息的提取是指：根據(jù)第二步得到的畫面幀嵌入點的數(shù)量、各畫面幀嵌入點的位置和每個畫面幀嵌入點中9個宏塊的位置，對帶水印信息的MPEG視頻進行完整性水印信息的提取，包括以下步驟：步驟S0501：計算每個宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)的平方和DMH：其中，表示Cr塊中第i個DCT中高頻系數(shù)；若Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為0，則對應(yīng)Cr色度塊的二進制表示形式的組序水印信息為“0”，否則對應(yīng)Cr色度塊的二進制表示形式的組序水印信息為“1”；依次類推計算得到畫面幀嵌入點中各個宏塊的Cr色度塊的組序水印信息；按照從左到右、從上到下的順序排列則得到9個宏塊的Cr色度塊的組序水印信息；步驟S0502：計算每個宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)的平方和DMH：其中，表示Cb塊中第i個DCT中高頻系數(shù)；若Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為0，則對應(yīng)Cb色度塊的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“0”，否則對應(yīng)Cb色度塊的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“1”；依次類推計算得到畫面幀嵌入點中各個宏塊的Cb色度塊的組內(nèi)幀序水印信息；按照從左到右、從上到下的順序排列則得到9個宏塊的Cb色度塊的組內(nèi)幀序水印信息；步驟S0503：對各畫面幀嵌入點的各個宏塊第一個亮度塊進行以下操作：其中，為水印信息的MPEG視頻中宏塊的第一個亮度塊；若Y#為0，則對應(yīng)第一亮度塊的二進制表示形式的組序水印信息為“0”，否則對應(yīng)第一亮度塊的二進制表示形式的組序水印信息為“1”；依次類推計算得到畫面幀嵌入點中各個宏塊的第一亮度塊的組序水印信息；按照從左到右、從上到下的順序排列則得到9個宏塊的第一亮度塊的組序水印信息；步驟S0504：對各畫面幀嵌入點的各個宏塊第四個亮度塊進行以下操作：其中，為帶水印信息的MPEG視頻中宏塊的第四個亮度塊；若Y#為0，則對應(yīng)第四亮度塊的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“0”，否則對應(yīng)第四亮度塊的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“1”；依次類推計算得到畫面幀嵌入點中各個宏塊的第四亮度塊的組內(nèi)幀序水印信息；按照從左到右、從上到下的順序排列則得到9個宏塊的第四亮度塊的組內(nèi)幀序水印信息。第三步中，所述對提取的完整性水印信息進行檢測，判斷帶水印信息的MPEG視頻中各畫面幀嵌入點的完整性水印信息是否被篡改是指，包括以下步驟：步驟S0601：將各畫面幀嵌入點9個宏塊中Cr色度塊的組序水印信息、Cb色度塊的組內(nèi)幀序水印信息、第一亮度塊的組序水印信息和第四亮度塊的組內(nèi)幀序水印信息作為各畫面幀嵌入點的完整性水印信息，并與第一步生成的完整性水印信息作比較；步驟S0602：統(tǒng)計各畫面幀嵌入點的完整性水印信息與第一步生成的完整性水印信息相同的數(shù)量；在同一畫面幀中，若完整性水印信息與第一步生成的完整性水印信息相同的嵌入點的數(shù)量大于且等于嵌入點總數(shù)的則判斷該畫面幀的完整性水印信息未被篡改，當(dāng)前畫面幀為正常幀，并執(zhí)行步驟S0603；否則判斷該畫面幀的完整性水印信息被篡改；步驟S0603：將正常幀中完整性水印信息相同的嵌入點的完整性水印信息作為當(dāng)前畫面幀的完整性水印信息，并將完整性水印信息的二進制表示形式轉(zhuǎn)換為十進制表示形式。第三步中，所述根據(jù)MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息和完整性水印信息是否被篡改的判斷結(jié)果，來判斷預(yù)先在MPEG視頻中嵌入水印信息的MPEG視頻的完整性是指：若步驟S0405判斷宏塊存儲的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息被篡改，或者步驟S0602判斷畫面幀的完整性水印信息被篡改，則判定預(yù)先在MPEG視頻中嵌入水印信息的MPEG視頻被篡改；否則，判定預(yù)先在MPEG視頻中嵌入水印信息的MPEG視頻未被篡改。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點與有益效果：1、本發(fā)明具有兩種水印MPEG視頻的嵌入與檢測方法采用內(nèi)容認證水印信息和完整性水印信息兩種類型的水印信息預(yù)先嵌入視頻中，并檢測兩種水印信息的完整性來判斷視頻是否被篡改，從而大大提高MPEG視頻篡改檢測的可靠性和準(zhǔn)確性。2、本發(fā)明采用內(nèi)容認證水印信息的嵌入和檢測可提高水印信息的保密性效果，使得內(nèi)容認證水印信息不易偽造，而且可有效保障內(nèi)容認證水印信息檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。3、本發(fā)明采用完整性水印信息的嵌入和檢測方式具有容錯性，以提高水印的魯棒性；同時該方法也提高了完整性水印的信息容量，提高了篡改檢測的可靠性和準(zhǔn)確性。附圖說明圖1是本發(fā)明方法的流程圖；圖2是本發(fā)明方法中內(nèi)容認證水印信息嵌入的流程圖；圖3是本發(fā)明方法中內(nèi)容認證水印信息檢測的流程圖；圖4是本發(fā)明方法中完整性水印信息生成的流程圖；圖5是本發(fā)明方法中完整性水印信息嵌入的流程圖；圖6是本發(fā)明方法中完整性水印信息檢測的流程圖；具體實施方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的描述。實施例如圖1至圖6所示，本發(fā)明具有兩種水印MPEG視頻的嵌入與檢測方法，包括個步驟：第一步，生成內(nèi)容認證水印信息，并將內(nèi)容認證水印信息嵌入到MPEG視頻全部I幀的各個宏塊中，得到帶內(nèi)容認證水印的MPEG視頻；第二步，首先，生成組序水印信息，并將組序水印信息轉(zhuǎn)換成二進制表示形式；生成組內(nèi)幀序水印信息，并將組內(nèi)幀序水印信息轉(zhuǎn)換成二進制表示形式，將二進制表示形式的組序水印信息和二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息作為完整性水印信息；然后，設(shè)定將完整性水印信息嵌入到MPEG視頻時畫面幀嵌入點的數(shù)量和各畫面幀嵌入點的位置；將完整性水印信息中的組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點的Cr色度塊，將完整性水印信息中的組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點的Cb色度塊；將完整性水印信息中的組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的宏塊第一個亮度塊中，將完整性水印信息中的組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的宏塊第四個亮度塊中，以實現(xiàn)完整性水印信息的嵌入，得到帶水印信息的MPEG視頻；其中，水印信息為內(nèi)容認證水印信息和完整性水印信息；第三步，首先，對第二步得到的帶水印信息的MPEG視頻進行內(nèi)容認證水印信息的提取，并對提取的內(nèi)容認證水印信息進行檢測，判斷帶水印信息的MPEG視頻中各個宏塊的內(nèi)容認證水印信息是否被篡改；然后，對第二步得到的帶水印信息的MPEG視頻進行完整性水印信息的提取，并對提取的完整性水印信息進行檢測，判斷帶水印信息的MPEG視頻中各畫面幀嵌入點的完整性水印信息是否被篡改；最后，根據(jù)MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息和完整性水印信息是否被篡改的判斷結(jié)果，來判斷預(yù)先在MPEG視頻中嵌入水印信息的MPEG視頻的完整性。第一步，上述生成內(nèi)容認證水印信息，并將內(nèi)容認證水印信息嵌入到MPEG視頻全部I幀的各個宏塊中，得到帶內(nèi)容認證水印的MPEG視頻是指：包括以下步驟：步驟S0101：提取MPEG視頻的其中一個宏塊中4個亮度塊的DCT低頻系數(shù)：其中Yi為宏塊中按存儲順序的第i個亮度塊，Y′i為從第i個亮度塊提取出來的DCT低頻系數(shù)，.*運算符表示矩陣對應(yīng)位置的元素相乘作為結(jié)果矩陣中對應(yīng)位置的元素；步驟S0102：求出4個亮度塊的特征值，得到第i個亮度塊的壓縮感知特征值Fi：：Fi＝Φ1×Y′i×Φ2其中，Φ1是一個1行8列的高斯矩陣，Φ2是一個8行1列的高斯壓縮參考矩陣；步驟S0103：利用各亮度塊的壓縮感知特征值Fi生成內(nèi)容認證水印信息；具體為：首先按照各亮度塊的壓縮感知特征值Fi對亮度塊進行排序，然后按升序順序?qū)?、2、3、4分別作為4個亮度塊的內(nèi)容認證水印信息，以生成內(nèi)容認證水印信息；其它宏塊的內(nèi)容認證水印信息按照步驟S0101～步驟S0103生成；步驟S0104：將步驟S0103生成的內(nèi)容認證水印信息嵌入到MPEG視頻的各個宏塊中，其中，內(nèi)容認證水印信息嵌入到MPEG視頻的其中一個宏塊具體為：內(nèi)容認證水印信息為1的亮度塊嵌入內(nèi)容認證水印信息后為：內(nèi)容認證水印信息為2的亮度塊嵌入內(nèi)容認證水印信息后為：內(nèi)容認證水印信息為3的亮度塊嵌入內(nèi)容認證水印信息后為：內(nèi)容認證水印信息為4的亮度塊嵌入內(nèi)容認證水印信息后為：其中，Y為原始亮度塊；內(nèi)容認證水印信息按照上述方法嵌入到MPEG視頻的其它宏塊中。本發(fā)明的Φ1與Φ2為使用者所持有的個性矩陣，作為水印的密鑰，在保證此密鑰不泄露的情況下，第三方即使獲得本發(fā)明所述的內(nèi)容認證水印的生成、嵌入、提取和分析流程，也無法偽造水印信息，保證水印的安全性。特別的，可以為MPEG視頻中宏塊內(nèi)存儲的4個位置的亮度塊分別采用不同的Φ1與Φ2，采用多途徑控制密鑰的使用，防止單一途徑密鑰泄漏而造成的安全問題，這樣可以進一步提高水印的安全性。本發(fā)明方法采用二次高斯壓縮得出的特征值作為內(nèi)容認證水印的特征值，若要得到相同的特征值，兩個壓縮用的參考矩陣缺一不可，以達到保密性的效果，使得水印信息不易偽造。第二步，上述生成組序水印信息，并將組序水印信息轉(zhuǎn)換成二進制表示形式；生成組內(nèi)幀序水印信息，并將組內(nèi)幀序水印信息轉(zhuǎn)換成二進制表示形式是指：包括以下步驟：步驟S0201：對MPEG視頻畫面組序號進行hash值計算，則第i個畫面組內(nèi)所有畫面幀的組序水印信息為：其中，Gi為第i個畫面組的順序號；步驟S0202：將步驟S0201第i個畫面組內(nèi)所有畫面幀的組序水印信息的十進制表示形式轉(zhuǎn)換為二進制表示形式，當(dāng)二進制表示形式的組序水印信息碼元數(shù)不足9位時，在前面用“0”補足；步驟S0203：除了畫面組內(nèi)第一幀外，其它幀的組內(nèi)幀序水印信息采用自身的序號；第一幀的組內(nèi)幀序水印信息為該畫面組內(nèi)最后一個幀的序號；步驟S0204：將步驟S0203的組內(nèi)幀序水印信息的十進制表示形式轉(zhuǎn)換為二進制表示形式，當(dāng)二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息碼元數(shù)不足9位時，在前面用“0”補足。MPEG視頻的畫面組數(shù)量非常多，故組序水印信息不能直接采畫面用組序號，需要對畫面組序號進行hash值計算。考慮到MPEG視頻畫面組內(nèi)的幀數(shù)量不多，故可以直接用序號作為除畫面組內(nèi)第一幀以外其他幀的組內(nèi)幀序水印信息。第二步中，上述設(shè)定將完整性水印信息嵌入到MPEG視頻時畫面幀嵌入點的數(shù)量和各畫面幀嵌入點的位置是指：首先，確定畫面幀嵌入點的數(shù)量4個，其中，每個畫面幀嵌入點包括9個宏塊，9個宏塊由1個中心宏塊和圍繞該中心宏塊的8個宏塊組成；每個宏塊包括一個Cr色度塊、一個Cb色度塊和四個亮度塊；其次，按照下述規(guī)則確定每個畫面幀嵌入點中心宏塊的位置，以得到該畫面幀嵌入點中9個宏塊的位置：每個畫面幀嵌入點中心宏塊與最上面一行宏塊的距離為4n-1(n＝1，2，3…)，與最左邊一列宏塊的距離為本實施例的4個嵌入點位置如表1所示。表1完整性水印默認嵌入點位置表嵌入點nmW111W212W321W422第二步中，上述將完整性水印信息中的組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點的Cr色度塊，將完整性水印信息中的組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點的Cb色度塊是指：包括以下步驟：步驟S0301：計算每個宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)的平方和DMH：其中，表示Cr塊中第i個DCT中高頻系數(shù)；步驟S0302：根據(jù)9個宏塊的位置，將組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點每個宏塊的Cr色度塊中：若待嵌入的二進制表示形式的組序水印信息為“1”，且待嵌入Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為0，則在當(dāng)前宏塊的相鄰宏塊中尋找最優(yōu)宏塊，將最優(yōu)宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)替換當(dāng)前宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)；其中，最優(yōu)宏塊是指Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH最小且非0；若待嵌入的二進制表示形式的組序水印信息為“0”，且待嵌入Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為非0，則將待嵌入水印的宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)置為0；碼元數(shù)為9位的組序水印信息依照上述方法按從左到右、從上到下的順序嵌入到畫面幀嵌入點中9個宏塊的Cr色度塊中；步驟S0303：計算每個宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)的平方和DMH：其中，表示Cb塊中第i個DCT中高頻系數(shù)；步驟S0304：根據(jù)9個宏塊的位置，將組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面I幀嵌入點每個宏塊的Cb色度塊中：若待嵌入的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“1”，且待嵌入Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為0，則在當(dāng)前宏塊的相鄰宏塊中尋找最優(yōu)宏塊，將最優(yōu)宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)替換當(dāng)前宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)；其中，最優(yōu)宏塊是指Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH最小且非0；若待嵌入的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“0”，且待嵌入Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為非0，則將待嵌入水印的宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)置為0；碼元數(shù)為9位的組內(nèi)幀序水印信息依照上述方法按從左到右、從上到下的順序嵌入到畫面幀嵌入點中9個宏塊的Cb色度塊中。第二步，上述將完整性水印信息中的組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的宏塊第一個亮度塊中，將完整性水印信息中的組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的宏塊第四個亮度塊中是指：包括以下步驟：步驟S0305：根據(jù)9個宏塊的位置，將組序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的每個宏塊第一個亮度塊中：若待嵌入的二進制表示形式的組序水印信息為“0”，則按以下公式計算得到該宏塊中嵌入組序水印信息的第一個亮度塊：其中，Y1為原始第一個亮度塊；若待嵌入的二進制表示形式的組序水印信息為“1”，則計算若Y#的值為0，則設(shè)置第一亮度塊中第40個DCT中高頻系數(shù)為1：若Y#的值為非0，則不進行操作；步驟S0306：根據(jù)9個宏塊的位置，將組內(nèi)幀序水印信息嵌入到MPEG視頻的各畫面幀嵌入點的每個宏塊第四個亮度塊中：若待嵌入的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“0”，則按以下公式計算得到該宏塊中嵌入組內(nèi)幀序水印信息的第四個亮度塊：其中，Y4為原始第四個亮度塊；若待嵌入的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“1”，則計算若Y#的值為0，則設(shè)置第四亮度塊中第40個DCT中高頻系數(shù)為1：若Y#的值為非0，則不進行操作。第三步中，上述對第二步得到的帶水印信息的MPEG視頻進行內(nèi)容認證水印信息的提取，并對提取的內(nèi)容認證水印信息進行檢測，判斷帶水印信息的MPEG視頻中各個宏塊的內(nèi)容認證水印信息是否被篡改是指：包括以下步驟：步驟S0401：提取帶水印信息的MPEG視頻的其中一個宏塊中4個亮度塊的DCT低頻系數(shù)：其中為帶水印信息的MPEG視頻的宏塊中按存儲順序的第i個亮度塊，為從第i個亮度塊提取出來的DCT低頻系數(shù)，.*運算符表示矩陣對應(yīng)位置的元素相乘作為結(jié)果矩陣中對應(yīng)位置的元素；步驟S0402：求出4個亮度塊的特征值，得到第i個亮度塊的壓縮感知特征值其中，Φ1是一個1行8列的高斯矩陣，Φ2是一個8行1列的高斯壓縮參考矩陣；步驟S0403：利用各亮度塊的壓縮感知特征值Fi生成帶水印信息的MPEG視頻中的內(nèi)容認證水印信息；具體為：首先按照各亮度塊的壓縮感知特征值Fi對亮度塊進行排序，然后按升序順序?qū)?、2、3、4分別作為4個亮度塊的內(nèi)容認證水印信息，以生成帶水印信息的MPEG視頻中的內(nèi)容認證水印信息；帶水印信息的MPEG視頻的其它宏塊的內(nèi)容認證水印信息按照步驟S0401～步驟S0403提取；步驟S0404：根據(jù)步驟S0403提取帶水印信息的MPEG視頻中的內(nèi)容認證水印信息，計算相應(yīng)內(nèi)容認證水印信息亮度塊的檢測值：帶水印信息的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息為1的亮度塊的檢測值：帶水印信息的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息為2的亮度塊的檢測值：帶水印信息的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息為3的亮度塊的檢測值：帶水印信息的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息為4的亮度塊的檢測值：其中，Ywm為帶水印信息的MPEG視頻中其中一個宏塊的亮度塊；步驟S0405：對該宏塊中每個亮度塊的檢測值進行判斷：若其中一個亮度塊的檢測值Y#為非0，則判斷該宏塊存儲的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息被篡改，并將該宏塊存儲的MPEG視頻內(nèi)容改為全黑；否則，判斷為該宏塊存儲的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息未被篡改；判斷帶水印信息的MPEG視頻中其它宏塊的內(nèi)容認證水印信息是否被篡改按照步驟S0404～步驟S0405進行；最后得到的MPEG視頻即為篡改檢測結(jié)果的視頻。第三步中，上述對第二步得到的帶水印信息的MPEG視頻進行完整性水印信息的提取是指：根據(jù)第二步得到的畫面幀嵌入點的數(shù)量、各畫面幀嵌入點的位置和每個畫面幀嵌入點中9個宏塊的位置，對帶水印信息的MPEG視頻進行完整性水印信息的提取，包括以下步驟：步驟S0501：計算每個宏塊中Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)的平方和DMH：其中，表示Cr塊中第i個DCT中高頻系數(shù)；若Cr色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為0，則對應(yīng)Cr色度塊的二進制表示形式的組序水印信息為“0”，否則對應(yīng)Cr色度塊的二進制表示形式的組序水印信息為“1”；依次類推計算得到畫面幀嵌入點中各個宏塊的Cr色度塊的組序水印信息；按照從左到右、從上到下的順序排列則得到9個宏塊的Cr色度塊的組序水印信息；步驟S0502：計算每個宏塊中Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)的平方和DMH：其中，表示Cb塊中第i個DCT中高頻系數(shù)；若Cb色度塊的DCT中高頻系數(shù)平方和DMH為0，則對應(yīng)Cb色度塊的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“0”，否則對應(yīng)Cb色度塊的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“1”；依次類推計算得到畫面幀嵌入點中各個宏塊的Cb色度塊的組內(nèi)幀序水印信息；按照從左到右、從上到下的順序排列則得到9個宏塊的Cb色度塊的組內(nèi)幀序水印信息；步驟S0503：對各畫面幀嵌入點的各個宏塊第一個亮度塊進行以下操作：其中，為水印信息的MPEG視頻中宏塊的第一個亮度塊；若Y#為0，則對應(yīng)第一亮度塊的二進制表示形式的組序水印信息為“0”，否則對應(yīng)第一亮度塊的二進制表示形式的組序水印信息為“1”；依次類推計算得到畫面幀嵌入點中各個宏塊的第一亮度塊的組序水印信息；按照從左到右、從上到下的順序排列則得到9個宏塊的第一亮度塊的組序水印信息；步驟S0504：對各畫面幀嵌入點的各個宏塊第四個亮度塊進行以下操作：其中，為帶水印信息的MPEG視頻中宏塊的第四個亮度塊；若Y#為0，則對應(yīng)第四亮度塊的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“0”，否則對應(yīng)第四亮度塊的二進制表示形式的組內(nèi)幀序水印信息為“1”；依次類推計算得到畫面幀嵌入點中各個宏塊的第四亮度塊的組內(nèi)幀序水印信息；按照從左到右、從上到下的順序排列則得到9個宏塊的第四亮度塊的組內(nèi)幀序水印信息。第三步中，上述對提取的完整性水印信息進行檢測，判斷帶水印信息的MPEG視頻中各畫面幀嵌入點的完整性水印信息是否被篡改是指，包括以下步驟：步驟S0601：將各畫面幀嵌入點9個宏塊中Cr色度塊的組序水印信息、Cb色度塊的組內(nèi)幀序水印信息、第一亮度塊的組序水印信息和第四亮度塊的組內(nèi)幀序水印信息作為各畫面幀嵌入點的完整性水印信息，并與第一步生成的完整性水印信息作比較；步驟S0602：統(tǒng)計各畫面幀嵌入點的完整性水印信息與第一步生成的完整性水印信息相同的數(shù)量；在同一畫面幀中，若完整性水印信息與第一步生成的完整性水印信息相同的嵌入點的數(shù)量大于且等于嵌入點總數(shù)的則判斷該畫面幀的完整性水印信息未被篡改，當(dāng)前畫面幀為正常幀，并執(zhí)行步驟S0603；否則判斷該畫面幀的完整性水印信息被篡改；步驟S0603：將正常幀中完整性水印信息相同的嵌入點的完整性水印信息作為當(dāng)前畫面幀的完整性水印信息，并將完整性水印信息的二進制表示形式轉(zhuǎn)換為十進制表示形式。第三步中，上述根據(jù)MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息和完整性水印信息是否被篡改的判斷結(jié)果，來判斷預(yù)先在MPEG視頻中嵌入水印信息的MPEG視頻的完整性是指：若步驟S0405判斷宏塊存儲的MPEG視頻中內(nèi)容認證水印信息被篡改，或者步驟S0602判斷畫面幀的完整性水印信息被篡改，則判定預(yù)先在MPEG視頻中嵌入水印信息的MPEG視頻被篡改；否則，判定預(yù)先在MPEG視頻中嵌入水印信息的MPEG視頻未被篡改。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3