[发明专利]多功能水印摄像机

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于压缩域数字视频水印概念的新型多功能水印摄像机。涉及的技术领域包括数字视频采集、数字视频压缩编码、数字水印技术、隐写技术和DSP硬件开发及优化技术。本发明是集数字视频处理、信息隐藏技术和DSP硬件技术于一体的数字视频应用终端。它在对所采集的视频进行压缩编码的同时不可感知地嵌入多种不同功能的水印或秘密信息以实现视频内容的版权保护和内容认证，或者进行保密通信。

背景技术

版权保护是多媒体产业面临的重要问题。由于缺乏有效的版权保护措施，视频产品市场的发展受到了严重制约。对我国正在蓬勃发展的数字电视技术来说，版权管理将成为整个产业发展进程中一个不容忽视的重点。保护不是版权管理的目的，而是在于“合理地使用”；不是为了阻止节目的传输，而是为了保证使用者的合法权益。采用基于加密技术的版权保护方法只能在传输阶段提供对多媒体数据的保护，一旦多媒体数据被解密，多媒体数据便可以被随意复制、传播、篡改和公开。此外，由于原始作品处于加密状态，不便于用户浏览，对于作品的宣传又带来了局限性。近年来，一种新技术--数字水印技术得到了迅速发展。数字水印技术将水印信息不可感知地嵌入到多媒体(载体信息)内容中，然后对含水印多媒体信息进行授权的复制、发布或流通。因此数字水印技术可以在多媒体产品制作、发布、传输和流通等各阶段提供对多媒体内容的版权保护。此外，用于版权保护的水印信息是以不可见的形式嵌入到多媒体，嵌入水印的视频信息的视觉质量不会受到水印的影响。因此，数字水印技术是实现视频信息版权的有效手段。

另一方面，当今的视频编辑和处理软件很容易修改视频内容，使得视频内容的真实性和可靠性受到质疑。这时，在采集的视频中可嵌入实现内容认证功能的脆弱水印。例如，在安防及侦案应用领域，一旦非法人员通过某种途经获得原始视频数据并进行篡改，嵌入的脆弱水印可进行内容认证(篡改提示)和完整性校验，检测出视频数据是否经过恶意攻击，从而保证数据的可靠性。

此外，在多媒体产品中嵌入秘密信息也是保密通信的一个重要应用。在一些军事情报和商业机密的通信中，我们可以借助多媒体载体通过公共信道而非专用的加密通信信道进行保密通信。由于信道中传输的是明文，不容易引起第三方的怀疑，从而减少信息被拦截、破解的概率。相对于其他载体(图像、音频、文本)，选择在视频中嵌信息，具有容量大、隐蔽性好的优点。

目前，数字视频水印算法可以大致分为三类：前置式(在原始视频进行压缩编码之前嵌入水印)、内置式(在压缩的过程中同时嵌入水印)和后置式(在压缩好的码流中嵌入水印)。对于前置式来说，由于视频数据所含的数据量较大，一般都是以压缩的格式存储，所以含水印的原始视频在后续压缩的环节中可能会丢失一部分水印信息。而且，由于水印提取只能在非压缩视频中进行，因此在提取水印时需要首先解压缩含水印视频，再提取出水印。“解压-压缩”操作计算复杂度较高，不适合用于对实时性要求较高的场合，如电话会议，数字电视等。对于后置式来说，直接改变码流虽然可以实时操作，但容量很小，兼容性差、不能抵抗格式转换攻击。内置式方案(压缩域视频水印)直接在压缩的过程中嵌入水印，因此能够抵抗压缩过程的影响，同时水印的提取只需在部分解码的条件下进行，容易实现实时操作。一些国际组织已经制定了一系列的视频压缩标准：如MPEG推出的面向广播级质量的视频压缩标准MPEG-2，4系列，ITU推出的面向低比特率视频传输的压缩标准H.263，H.264。随着数字电视、电话会议、可视电话等视频业务的发展，需要出台针对上述压缩标准设计具有不同功能的压缩域视频水印算法。

目前内置式视频水印算法已经很多，但是几乎没有文献提到在压缩视频中嵌入不能功能的水印或秘密信息来实现版权保护、内容认证和保密通信的算法。另外，除了可嵌入水印的照相机(图片)外，未见有在摄像过程(视频)中嵌入水印的设备的公开报道，更不用说嵌入多功能水印。

发明内容

针对以上的不足，本发明提出了一种多功能水印摄像机，它在已有拍摄、录制与监控等视频采集系统的基础上，提出在视频获取的同时嵌入多功能水印，以达到版权保护、内容认证和保密通信的目的。

本发明采用视频压缩技术与数字水印技术相结合，在压缩域嵌入水印信息，获得嵌入水印的高质量压缩码流。其主要实现技术为：