基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法

專利名稱：基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種信息處理技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于游程編碼和一維 離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法。
背景技術(shù)：
信息技術(shù)的迅猛發(fā)展使各類數(shù)字多媒體信息通過各種網(wǎng)絡(luò)途徑快速傳播，只需要 很低的成本就能獲得高質(zhì)量的多媒體產(chǎn)品拷貝。如何對數(shù)字化產(chǎn)品進(jìn)行版權(quán)保護(hù)已成為信 息時(shí)代版權(quán)保護(hù)的核心問題之一。數(shù)字指紋是一種新型的數(shù)字版權(quán)保護(hù)技術(shù)。在數(shù)字媒體 產(chǎn)品發(fā)布前，先在原始產(chǎn)品中嵌入與購買者有關(guān)的信息，即用戶的數(shù)字指紋信息，每個(gè)用戶 的指紋各不相同；發(fā)行商發(fā)現(xiàn)盜版行為后，就能通過提取盜版產(chǎn)品中的指紋，確定非法復(fù)制 的來源，對盜版者進(jìn)行起訴，從而起到版權(quán)保護(hù)的作用。本專利以視頻為對象，提出了一種 抗合謀攻擊和視頻壓縮的實(shí)時(shí)視頻指紋技術(shù)。經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，相關(guān)技術(shù)如下Wang 等人在 論 文"Group-oriented fingerprinting for multimedia forensics(用于多媒體信息取證的基于分組的指紋)”(EURASIP journal on applied signal processing (EURASIP 應(yīng)用信號處理期刊)，vol. 2004，no. 14，pp. 2153-2173， Oct. 2004)中提出了基于分組的指紋方案。該方案使用服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的偽隨機(jī)序列 作為指紋信息。首先，給不同用戶分配相互正交的偽隨機(jī)序列作為用戶信息；然后，根據(jù)先 驗(yàn)信息對用戶進(jìn)行分組，將相互間最有可能發(fā)起合謀攻擊的用戶分在同一組內(nèi)；給同一組 內(nèi)的用戶分配同一個(gè)偽隨機(jī)序列作為該組用戶的組信息，不同組的組信息相互正交；將組 信息和用戶信息連接就得到用戶的指紋；最后，將指紋嵌入到載體的離散余弦變換(DCT Discrete Cosine Transform)系數(shù)中。在檢測合謀者時(shí)，先通過相關(guān)運(yùn)算判定合謀者所在 的組，然后通過相關(guān)運(yùn)算在組內(nèi)判定合謀者。相比正交指紋，該算法能夠提高正確檢測合謀 者的概率，并且相關(guān)運(yùn)算次數(shù)降低；但缺點(diǎn)是所使用的偽隨機(jī)序列數(shù)量仍然與總的用戶數(shù) 量成正比。Naoki 等人在論文"Collusion-resistant fingerprinting scheme based on the CDMAtechnique (基于碼分多址技術(shù)的抗合謀數(shù)字指紋方案)，，(International Workshop onSecurity, Nara, Japan (2007 年信息安全國際研討會)，Oct. 2007，LNCS, vol. 4752， pp. 28-43)中提出 了一種基于碼分多址(CDMA =Code Division Multiple Access)技術(shù)的指 紋方案，其方法為對用戶進(jìn)行分組，每個(gè)用戶分配一個(gè)組編號和用戶編號作為其標(biāo)識碼； 對圖片進(jìn)行全局DCT變換，選取一部分中低頻系數(shù)組成兩個(gè)長度相等的DCT系數(shù)序列；采用 CDMA技術(shù)將用戶編號和組編號分別嵌入到兩個(gè)DCT系數(shù)序列中；對全體DCT系數(shù)進(jìn)行DCT 反變換得到含指紋的圖片。發(fā)現(xiàn)可疑拷貝后，首先對圖片進(jìn)行DCT變換，選出攜帶了用戶標(biāo) 識碼的DCT系數(shù)序列；結(jié)合原始圖片采用CDMA技術(shù)提取指紋信息，檢測多個(gè)合謀者。該方 案檢測合謀者時(shí)不需要相關(guān)運(yùn)算，檢測復(fù)雜度低，但是當(dāng)合謀用戶數(shù)量較大時(shí)，會將很多無 辜者判定為合謀者。
另一方面，由于數(shù)字化后的視頻數(shù)據(jù)量十分巨大，不便于傳輸和存儲；而視頻數(shù) 據(jù)中存在著極強(qiáng)的相關(guān)性，通過數(shù)據(jù)壓縮手段減少視頻數(shù)據(jù)量，以壓縮編碼的方式存儲和 傳輸視頻，能夠有效節(jié)省存儲空間和提高視頻傳輸效率。因此，一個(gè)好的視頻指紋方法，首 先必須能有效抵抗各種視頻壓縮方法，如MPEG4，H. 264等。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，按照嵌入位 置的不同，目前的視頻指紋方法可分為三類，即在原始視頻流中嵌入指紋、在壓縮域中嵌入 及在壓縮后的視頻流嵌入。Z.Zhao等在文章“A novel video watermarking scheme in compressed domain based onfast motion estimation，，(一禾中基于快速運(yùn)動估計(jì)的新型壓 縮域視頻水印方案)中提出了一種快速視頻水印算法，即對壓縮視頻比特流的運(yùn)動矢量作 最小的改變，同時(shí)他們還提出一種運(yùn)動矢量的快速估計(jì)方法從而使該水印算法高效實(shí)用， 但該方法只局限于某一種具體的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，如果用另外一種壓縮方式對視頻進(jìn)行壓 縮，該方法即失效。將水印直接嵌入到經(jīng)過壓縮后的比特流中，最大的優(yōu)點(diǎn)是嵌入的指紋不 需要經(jīng)過完整的編、解碼過程，對視頻信號的影響較小，這對于實(shí)時(shí)水印嵌入技術(shù)來說是非 常重要，因?yàn)樵S多壓縮方案的運(yùn)動估計(jì)進(jìn)程均要求高強(qiáng)度的計(jì)算；但視頻系統(tǒng)對視頻壓縮 碼率的約束將限制水印的嵌入信息量，同時(shí)可能對運(yùn)動補(bǔ)償環(huán)路產(chǎn)生影響，為補(bǔ)償這一影 響所采取的措施明顯增加了該方法的復(fù)雜度；還有一些視頻水印技術(shù)是在原始視頻的空域 或其他變換域中嵌入的，Deguillaume等在文章“Robust 3D DFT videowatermarking”(魯 棒的三維離散傅里葉變換視頻水印)中提出了一種三維離散傅里葉變換(3DDFT: 3-Dimensional Discrete Fourier Transform)的視頻指紋方法，這種方法不會局限于某 一種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，但由于它們計(jì)算的復(fù)雜度很高，往往不太適用于實(shí)時(shí)視頻水印。綜上所述，目前的視頻數(shù)字指紋方法尚不能在抗壓縮性、嵌入及提取實(shí)時(shí)性、合謀 檢測正確率以及指紋信息量四個(gè)方面同時(shí)達(dá)到令人滿意的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于游程編碼和一維離散傅里葉 變換的視頻數(shù)字指紋方法，該方法需要的指紋信息量很少，生成的視頻拷貝視覺效果良好， 對合謀攻擊、視頻壓縮、丟幀、換幀等攻擊具有很強(qiáng)的魯棒性，并且指紋的提取及檢測的復(fù) 雜度不高，實(shí)時(shí)性好。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟第一步、對用戶進(jìn)行分組，給每個(gè)用戶分配一個(gè)組編號和組內(nèi)唯一的信息序列作 為其標(biāo)識碼，作為購買者指紋，具體包括以下步驟1. 1)根據(jù)實(shí)際環(huán)境中購買者所處地域、社會聯(lián)系等特征，將所有用戶分為N組，使 最有可能發(fā)生聯(lián)系的用戶分在同一組內(nèi)；1. 2)給每個(gè)組分配一個(gè)長度為Ig的組信息序列g(shù)i (1彡i彡N)，組信息序列之間 互相正交，即gi * gi = 0，1彡i彡N，1彡j彡N，i乒j ；1. 3)假設(shè)每組最多可以容納Znri-I個(gè)用戶，給組內(nèi)每一用戶分配長度為m首位為 1的正負(fù)1序列作為用戶信息w且w非全1序列，第i組第j個(gè)用戶的信息序列記為Wij,其 中1彡i彡N，1彡j彡2m^-l ；1. 4)對信息序列w進(jìn)行游程編碼連1的段為1游程，連-1的段為-1游程，1游 程和-1游程是相間分布的，該游程的長度為連1或連-1的個(gè)數(shù)將各個(gè)游程的長度值按原順序組成一個(gè)序列，生成一個(gè)多元的游程序列；1. 5)在w中，除第1位外，其他各位中1或-1出現(xiàn)的概率均為1/2。根據(jù)游程編 碼的性質(zhì)，長度為30的游程出現(xiàn)的概率為(1/2)3°，可近似為0。生成一張S(X)到E(X)的 映射表，其中，S(i) = i，E⑴是一個(gè)長度為η的正負(fù)1序列，1彡i ( 30，且E(i)兩兩相 互正交，參照上述的S(X) E(X)對照表，將序列W'的每一位i = S(i)用對應(yīng)E(i)序列 置換，從而將多元碼序列W'變?yōu)榱硕a序列w"；1.6)將每一組的組號信息序列g(shù)i，l彡i彡N，和該組內(nèi)的用戶信息序列Wij"， 1彡j彡num^num,表示第i組的用戶數(shù)，組合在一起就是第i組中第j個(gè)用戶的原始指紋 序列Orfij，對Orfij擴(kuò)頻，得到最終的指紋序米開列fijt) 由gpni和Wpnij"兩部分組成， 其中，Wpnij"分別是通過對&和Wij"擴(kuò)頻得到的。所述的擴(kuò)頻包括兩個(gè)步驟i)產(chǎn)生一個(gè)長度等于L并且元素為正負(fù)1的二進(jìn)制偽隨機(jī)序列PN= Ia1,
a2，......，aj，其中 =1或-1，1 < = i < = L。該二進(jìn)制偽隨機(jī)序列是通過將元素為0
和1的偽隨機(jī)序列中的0映射為-1得到的；ii)將序列PN和Orfu每一位的元素相乘，然后用相乘得到的序列對該位進(jìn)行替 換，這樣就得到要嵌入視頻的指紋序列fu。的長度不會超過[N+m * η] * L。艮口，Orfij = {gi Wj“ } = {gn, gi2,…,gilg, Wijl“ , wiJ2“ , . . . , Wijlw" },fjj = {gn * PN, gi2 PN, ... , gilg * PN, Wijl" * PN, Wij2" * ΡΝ，· · ·，Wijlw" * ΡΝ}。所述的元素為O和1的偽隨機(jī)序列為m序列、M序列或Gold序列。第二步、在發(fā)布視頻前，采用指紋嵌入方法將用戶指紋嵌入原始視頻中，生成含有 用戶指紋的拷貝，具體包括以下步驟2. 1)利用鏡頭分割法將視頻分成若干個(gè)G0P，每個(gè)GOP中含有D幀圖像，其中D對 由同一視頻分割得到的所有GOP是一定值，每一幀的大小為M * N像素；2. 2)對每個(gè)GOP沿著時(shí)間軸作ID DFT變換，得到一個(gè)D維數(shù)組F (u，ν，χ)， l<u<N，l<V<M，l<X<DdfF(u，V，x)以矩陣的形式保存到數(shù)據(jù)庫中，選取關(guān)于 DC幀對稱的一對中頻幀進(jìn)行嵌入，它們之間的嵌入過程是完全獨(dú)立和相同的；2. 3)DFT變換后每一幀的每個(gè)像素都是一個(gè)復(fù)數(shù)，將用戶指紋的每一位依次 嵌入到選取幀中對應(yīng)的像素的幅度信息中，得到嵌入后的二維數(shù)組M(u，ν，τ) =a ^ f(i)+amplitUde(F(U，v，i))，其中:M(u,v, τ)是嵌入指紋后得到的二維數(shù)組；f(i)是要嵌 入的指紋序列的第i位；a為數(shù)字指紋嵌入的強(qiáng)度，是一個(gè)可調(diào)控的參數(shù)；amplitudeO表 示取幅度信息。所述嵌入的位置為嵌入指紋的長度記為Ienfij,在GOP的第τ幀中選出 Ienfij 個(gè)像素組成序列 Vij = Ivij(I)，Vij(I)，.......，Vij(Ienfij)I 用于嵌入指紋。2. 4)對嵌入指紋的變換幀進(jìn)行時(shí)間軸上的ID DFT逆變換，得到嵌入指紋后的視頻。第三步、當(dāng)接收到待測拷貝視頻后，采用合謀者檢測方法，精確判定其中的一個(gè)合 謀者，具體包括以下步驟3. 1)將嵌入指紋的可疑視頻利用鏡頭分割法將視頻分成若干個(gè)長度為D的G0P，D值的大小與嵌入端一致；3. 2)對每個(gè)GOP沿著時(shí)間軸作ID DFT變換，得到一個(gè)D維數(shù)組F (u，ν，χ)， l^u^N, l^v^M, l^x^D；3.3)選出嵌入指紋的目標(biāo)幀 F' (u，ν，τ)，通過(F(u，v，t)-F' (u, ν, x))/a 得到的序列就是提取出的指紋序列f'，τ是指紋的嵌入幀；3. 4)對指紋序列解擴(kuò)頻將f ‘以L比特為單位進(jìn)行分段，其中L是嵌入端擴(kuò)頻序 列 PN 的長度，即f' = {f' (l),f' (2),f' (3),...} = {seg(l),seg(2),seg(3),...}, 其中seg(i) = {f' ((i-1) * L+l)，f' ((i-1) * L+2)，...，f' (i*L)};然后依次將 每一段與嵌入端產(chǎn)生的PN序列進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，當(dāng)?shù)玫降慕Y(jié)果大于零，則判定該段解擴(kuò)頻 后輸出比特位為1，當(dāng)結(jié)果小于零，則判定為-1，如此得到解擴(kuò)頻后的正負(fù)1信息序列f"；3. 5)通過互相關(guān)運(yùn)算判斷攻擊者所在的組將f “中標(biāo)志組信息的前N個(gè)比特組 成的序列FI與嵌入端N個(gè)組信息序列g(shù)i，1 < i < N，依次作相似度比較，所得結(jié)果中如果 FI與彡k彡N)的相似度最高，則認(rèn)為第k組為攻擊者所在的組。3. 6)將第k組中所有用戶的擴(kuò)頻前的信息序列wkj" (1彡j彡numk, numk表示第 k組的用戶數(shù))和f"中除去組信息的部分以η比特為單位進(jìn)行分段，η是嵌入端S(X) E(X)對照表中E(X)序列的長度，生成長度均為η的序列wkjl〃，wkJ2"，. . .，Wkjlw"，f" 1； " 2，...， " len，Ien = [length (f" )-length (FI) ]/n，將 wkJm"和 fm〃 依次進(jìn)行相似度 比較，將比較結(jié)果放在向量SIMkj(Hi)中，1彡m彡Ienkj,如果Iwkj < Ienkj,則SIMkj(Hi) = 1， Iwkj < m彡Ienkj ；如果Iwkj > Ienkj,則SIMkj是一個(gè)零向量，最終通過統(tǒng)計(jì)SIMkj中零的個(gè) 數(shù)，通過比較，將零個(gè)數(shù)最少的SIM序列對應(yīng)的用戶確定為攻擊者。與現(xiàn)有的視頻指紋方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于第一，在傳統(tǒng)的指紋擴(kuò)頻方法 中，正交擴(kuò)頻序列的數(shù)量與總的用戶數(shù)量成正比，本發(fā)明通過在編碼過程中引入游程編碼， 使指紋序列由二元碼變?yōu)槎嘣a，正交擴(kuò)頻序列的數(shù)量等于所有多元碼中最大的碼元值， 極大地減少了正交擴(kuò)頻序列的數(shù)量。第二，本發(fā)明通過對原始指紋進(jìn)行游程編碼和兩次擴(kuò) 頻得到嵌入指紋，有效地減少了嵌入數(shù)據(jù)量，避免了傳統(tǒng)擴(kuò)頻方法中指紋數(shù)據(jù)量龐大的問 題。第三，本發(fā)明沿著時(shí)間軸對每個(gè)GOP做ID DFT變換，從而得到指紋的嵌入域，該嵌入域 在保留空間信息的同時(shí)，還很好地保存了視頻的時(shí)域信息，因此在該域的幅度信息中嵌入 指紋能有效抵抗視頻壓縮、丟幀、換幀等攻擊，并具有很好的視覺隱蔽性。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。本實(shí)施例采用大小為352女288的bus. yuv視頻為原始載體，該視頻其實(shí)就是一 個(gè)G0P，包含50幀圖像，具體包括以下步驟第一步，生成購買者指紋給每個(gè)數(shù)字化產(chǎn)品的購買者分配一個(gè)組號和唯一的用 戶標(biāo)識碼。1. 1)本實(shí)施例中，將所有用戶分為15組，每組1000個(gè)用戶。1. 2) 15組的組信息分別用16維Hadamard矩陣的第2列至第16列列向量表示，即gi = Hadamard (, i+Ι), 1 < = i < = 15。1. 3)假設(shè)每組最多可以容納22°_1個(gè)用戶，給每組內(nèi)不同的用戶分配唯一的長度 為21首位為1的正負(fù)1序列作為用戶信息w，第i組第j個(gè)用戶的信息序列記為(1 < = i<=15,l<= j<= 1000)。則該指紋系統(tǒng)最大可以容納的用戶數(shù)為Nu = 15 * (22°_1)。1. 4)將用戶信息序列 進(jìn)行游程編碼，即將正負(fù)1游程的長度值按原順序組成 一個(gè)序列，生成一個(gè)多元的游程序列Wi/。1.5)生成一張S(X) E(X)的對照表。其中，S(i) = i，由于需要生成30個(gè)正交 向量，為方便本實(shí)施例中采用維數(shù)大于等于30的Hadamard矩陣，考慮到Hadamard矩陣的 性質(zhì)，在本實(shí)施例中生成一個(gè)32維的Hadamard矩陣Hdam，E (i)是Hdam矩陣的第i+Ι列 列向量，1彡i彡30。參照上述的S(X) E(X)對照表，將序列W'的每一位用表中對應(yīng)的 序列置換，從而將多元碼序列Wi/變?yōu)槎a序列Wi/。例如，假設(shè)Wu= {i-111-i-i-i -1111-111-1-1-1-1-1-11}，游程編碼后生成的 Wi/ = {1 1 2 4 3 1 2 6 1}，該 Wi/ 對應(yīng) 的 Wi/ = {Hdam(:，2) ‘，Hdam(:，2)'，Hdam(:，3)'，Hdam(:，5)' ,Hdam(:,4) ‘，Hdam(:， 2) ‘，Hdam(:，3)'，Hdam(:，7)'，Hdam(:，2)' }，其中 Hdam(:，j)‘表示 Hadamard 矩陣中 第j列的列向量的轉(zhuǎn)秩向量，2彡j彡31。1. 6)用戶的組信息序列加上信息序列就形成了擴(kuò)頻前的用戶指紋or、。用本原 多項(xiàng)式x4+x生成長度為31且元素為0和1的m序列，將0映射成-1，得到一個(gè)元素為正負(fù)
1的二進(jìn)制偽隨機(jī)序列PN = Ia1, a2,......，a31}。將沒有擴(kuò)頻的用戶指紋Orfij的每一位
依次和PN序列相乘，然后用得到的長度為31的偽隨機(jī)序列代替該位上的比特值。所得的 序列就是要嵌入視頻的指紋序列。第二步，嵌入購買者指紋假設(shè)要將bus. yuv視頻分發(fā)給100個(gè)用戶，則在發(fā)布該 數(shù)字化產(chǎn)品前，先采用指紋嵌入方法將這100份不同的用戶指紋分別嵌入到產(chǎn)品原始拷貝 中，生成100份含用戶指紋的視頻拷貝。2. 1)本實(shí)施例中，選取的視頻本身就是一個(gè)完整的鏡頭，包含有豐富的運(yùn)動信息， 該鏡頭中包含有50幀圖像，每幅圖像的大小為352女288 ；2. 2)對鏡頭沿著時(shí)間域作ID DFT變換，得到一個(gè)50維數(shù)組F (u，v，x)，1彡χ彡50， 其中F(u，ν, 1)是直流(DC)幀，選取中頻幀第10幀進(jìn)行嵌入。2. 3)選擇合適的位置將指紋嵌入到第10幀對應(yīng)像素的幅度中，嵌入公式如下M(u, ν, 10) = a -k w(i)+amplitude (F(u, ν, 10)其中，M(u，v，10)是嵌入指紋后得到的二維數(shù)組；w(i)是要嵌入的指紋序列的第i 位；a是數(shù)字指紋嵌入的強(qiáng)度，是一個(gè)可調(diào)控的參數(shù)。嵌入點(diǎn)選取規(guī)則為將嵌入指紋fu的長度記為Ienfij,在GOP的第10幀選 出 Ienfij 個(gè)像素組成序列 Vij = Ivij(I), Vij (2), ... , Vij(Ienfij)I 用于嵌入指紋，Vij (k) (1 彡 k彡 Ienfij)取自幀的位于第 10+(kmod 31)+ [k/(31 * 20)]行，第 300-(k mod 31)-[k/ (31女20)]列的像素，其中[χ]表示取不大于χ的最大整數(shù)。2. 4)對嵌入指紋的視頻幀作時(shí)間軸上的ID DFT逆變換，得到嵌入指紋后的視頻。完成上述過程后，就可以將嵌入了指紋的視頻分發(fā)給對應(yīng)的用戶。本實(shí)施例中，為測試嵌入指紋的合法視頻的保真度，按下式分別計(jì)算這100份嵌入指紋的合法棚的峰值信噪比
權(quán)利要求
1.一種基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法，其特征在于，包括 以下步驟第一步、對用戶進(jìn)行分組，給每個(gè)用戶分配一個(gè)組編號和組內(nèi)唯一的信息序列作為其 標(biāo)識碼，作為購買者指紋；第二步、在發(fā)布視頻前，采用指紋嵌入方法將用戶指紋嵌入原始視頻中，生成含有用戶 指紋的拷貝；第三步、當(dāng)接收到待測拷貝視頻后，采用合謀者檢測方法，精確判定其中的一個(gè)合謀者。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法， 其特征是，所述的第一步具體包括以下步驟1. 1)根據(jù)實(shí)際環(huán)境中購買者所處地域、社會聯(lián)系等特征，將所有用戶分為N組，使最有 可能發(fā)生聯(lián)系的用戶分在同一組內(nèi)；1. 2)給每個(gè)組分配一個(gè)長度為Ig的組信息序列& (1 < i < N)，組信息序列之間互相 正交，即& * & = 0，1彡i彡N，1彡j彡N，i乒j ；1. 3)假設(shè)每組最多可以容納2-^-1個(gè)用戶，給組內(nèi)每一用戶分配長度為m首位為1的 正負(fù)1序列作為用戶信息w且w非全1序列，第i組第j個(gè)用戶的信息序列記為w…其中 1彡i彡N，1彡j彡2m^-l ；1. 4)對信息序列w進(jìn)行游程編碼連1的段為1游程，連-1的段為-1游程，1游程和-1 游程是相間分布的，該游程的長度為連1或連-1的個(gè)數(shù)將各個(gè)游程的長度值按原順序組成 一個(gè)序列，生成一個(gè)多元的游程序列W'；1. 5)在w中，除第1位外，其他各位中1或-1出現(xiàn)的概率均為1/2。根據(jù)游程編碼的 性質(zhì)，長度為30的游程出現(xiàn)的概率為(1/2)3°，可近似為0。生成一張S(X)到E(X)的映射 表，其中，S(i) = i，E(i)是一個(gè)長度為η的正負(fù)1序列，1彡i ( 30，且E(i)兩兩相互正 交，參照上述的S(X) E(X)對照表，將序列W'的每一位i = S(i)用對應(yīng)E(i)序列置換， 從而將多元碼序列W'變?yōu)榱硕a序列w"；1.6)將每一組的組號信息序列&，1彡i彡N，和該組內(nèi)的用戶信息序列Wij"， 1彡j彡num^num,表示第i組的用戶數(shù)，組合在一起就是第i組中第j個(gè)用戶的原始指紋 序列Orfij，對Orfij擴(kuò)頻，得到最終的指紋序米開列fijt) 由gpni和Wpnij"兩部分組成， 其中，Wpnij"分別是通過對&和Wij"擴(kuò)頻得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法， 其特征是，所述的擴(kuò)頻包括兩個(gè)步驟i)產(chǎn)生一個(gè)長度等于L并且元素為正負(fù)1的二進(jìn)制偽隨機(jī)序列PN = Ia1, a2,......， }，其中 =1或-1，1 < = i < = L。該二進(jìn)制偽隨機(jī)序列是通過將元素為0和1的偽 隨機(jī)序列中的0映射為-1得到的； )將序列PN和Orfu每一位的元素相乘，然后用相乘得到的序列對該位進(jìn)行替換，這 樣就得到要嵌入視頻的指紋序列fu。fij的長度不會超過[N+m * η] * L。艮口， Orfij = {gi Wj“ } = {gn, gi2, ... , gilg, Wijl “ , wiJ2“ , ... , wiJlw" },fij = {gn * PN, gi2 * PN，· · ·，gilg * PN, Wijl" * PN, Wij2" * PN，· · ·，wiJlw" * PN}。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法， 其特征是，所述的元素為O和1的偽隨機(jī)序列為m序列、M序列或Gold序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法， 其特征是，所述的第二步具體包括以下步驟2. 1)利用鏡頭分割法將視頻分成若干個(gè)G0P，每個(gè)GOP中含有D幀圖像，其中D對由 同一視頻分割得到的所有GOP是一定值，每一幀的大小為M * N像素；2. 2)對每個(gè)GOP沿著時(shí)間軸作ID DFT變換，得到一個(gè)D維數(shù)組F (u，v，x)，l彡u彡N， 1彡ν彡M，1彡χ彡D，將F (u，ν，χ)以矩陣的形式保存到數(shù)據(jù)庫中，選取關(guān)于DC幀對稱的 一對中頻幀進(jìn)行嵌入，它們之間的嵌入過程是完全獨(dú)立和相同的；2.3)DFT變換后每一幀的每個(gè)像素都是一個(gè)復(fù)數(shù)，將用戶指紋的每一位依次 嵌入到選取幀中對應(yīng)的像素的幅度信息中，得到嵌入后的二維數(shù)組M(u，ν, = a ^ f(i)+amplitUde(F(U，v，i))，其中:M(u,v, τ)是嵌入指紋后得到的二維數(shù)組；f(i)是要嵌 入的指紋序列的第i位；a為數(shù)字指紋嵌入的強(qiáng)度，是一個(gè)可調(diào)控的參數(shù)；amplitudeO表 示取幅度信息；2.4)對嵌入指紋的變換幀進(jìn)行時(shí)間軸上的ID DFT逆變換，得到嵌入指紋后的視頻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法， 其特征是，所述嵌入的位置為嵌入指紋、的長度記為Ienfij,在GOP的第τ幀中選出 Ienfij 個(gè)像素組成序列 Vij = Ivij(I)，Vij(I)，.......，Vij(Ienfij)I 用于嵌入指紋。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法， 其特征是，所述的第三步具體包括以下步驟·3.1)將嵌入指紋的可疑視頻利用鏡頭分割法將視頻分成若干個(gè)長度為D的GOP，D值 的大小與嵌入端一致；·3. 2)對每個(gè)GOP沿著時(shí)間軸作ID DFT變換，得到一個(gè)D維數(shù)組F (u，ν，χ)，1彡u彡N， l^v^M, l^x^D；·3.3)選出嵌入指紋的目標(biāo)幀F(xiàn)'(u，ν，τ)，通過(F(u，v，(u，v，T))/a得到 的序列就是提取出的指紋序列f'，τ是指紋的嵌入幀；·3.4)對指紋序列解擴(kuò)頻將f'以L比特為單位進(jìn)行分段，其中L是嵌入端擴(kuò)頻序列PN 的長度，即f' = {f' (1), f' (2), f' (3)，···} = Iseg(I), segQ)，seg(3)，···}，其 中seg(i) = {f' ((i-1) * L+l)，f' ((i-1) * L+2)，...，f' (i * L)}；然后依次將每 一段與嵌入端產(chǎn)生的PN序列進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，當(dāng)?shù)玫降慕Y(jié)果大于零，則判定該段解擴(kuò)頻后 輸出比特位為1，當(dāng)結(jié)果小于零，則判定為-1，如此得到解擴(kuò)頻后的正負(fù)1信息序列f"；·3.5)通過互相關(guān)運(yùn)算判斷攻擊者所在的組將f"中標(biāo)志組信息的前N個(gè)比特組成的 序列FI與嵌入端N個(gè)組信息序列g(shù)i，1 < i < N，依次作相似度比較，所得結(jié)果中如果FI與 gk(l彡k彡N)的相似度最高，則認(rèn)為第k組為攻擊者所在的組；·3.6)將第k組中所有用戶的擴(kuò)頻前的信息序列“(1 ( j ^ numk, numk表示第k 組的用戶數(shù))和f"中除去組信息的部分以η比特為單位進(jìn)行分段，η是嵌入端S(X) E(X)對照表中E(X)序列的長度，生成長度均為η的序列wkjl〃，wkJ2"，. . .，Wkjlw"，f" 1； " 2，...， " len，Ien = [length (f" )-length (FI) ]/n，將 wkJm"和 fm〃 依次進(jìn)行相似度 比較，將比較結(jié)果放在向量SIMkj(Hi)中，1彡m彡Ienkj,如果Iwkj < Ienkj,則SIMkj(m) = 1， Iwkj < m彡Ienkj ；如果1 > Ienkj,則SIMkj是一個(gè)零向量，最終通過統(tǒng)計(jì)SIMkj中零的個(gè) 數(shù)，通過比較，將零個(gè)數(shù)最少的SIM序列對應(yīng)的用戶確定為攻擊者。
全文摘要
一種信息處理技術(shù)領(lǐng)域的基于游程編碼和一維離散傅里葉變換的視頻數(shù)字指紋方法，通過給每個(gè)用戶分配一個(gè)組編號和組內(nèi)唯一的信息序列作為其標(biāo)識碼，作為購買者指紋；并在發(fā)布視頻前，采用指紋嵌入方法將用戶指紋嵌入原始視頻中，生成含有用戶指紋的拷貝；最后當(dāng)接收到待測拷貝視頻后，采用合謀者檢測方法，精確判定其中的一個(gè)合謀者。本發(fā)明生成的視頻拷貝視覺效果良好，對合謀攻擊、視頻壓縮、丟幀、換幀等攻擊具有很強(qiáng)的魯棒性，并且指紋的提取及檢測的復(fù)雜度不高，實(shí)時(shí)性好。
文檔編號G06T1/00GK102096895SQ201110029329
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者馮凌峰, 張愛新, 李建華, 李生紅, 鄭蕾 申請人:上海交通大學(xué)