[发明专利]一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法

说明书

技术领域

本发明是一种可用于嵌入系统，能够正确判断是否对视频进行篡改的视频认证方法，属于多媒体信号内容安全技术领域，具体涉及一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法。

背景技术

随着三网融合的大趋势和广电网络的逐步开放，有线广播视频传输的安全性正受到威胁。目前广电网络视频节目主要采用MPEG-2编码方式。用户接收端主要采用嵌入式机顶盒，其计算和存储能力有限。研究如何在嵌入式系统上实现MPEG-2视频完整性认证具有很重要的意义。目前视频完整性认证的方法主要有数字签名技术和数字水印技术。前者把数字签名与视频流分开传输，需占用额外的带宽，同时其是作为视频流的附件，容易被丢弃或篡改；后者通过将认证信息嵌入到视频流中，不占用额外的带宽，并且具有较好隐蔽性，不易被发现和篡改。数字水印认证技术成为近年来广电领域研究的热点之一。目前现有的视频水印认证技术，一般会改变视频文件的大小及视频码率，同时现有的视频水印技术比较复杂，算法时间复杂度比较高，难以在嵌入式系统中进行应用。

现有的数字水印技术一般选择DCT域，小波域，码率调整，扩频技术等，一般需要对视频编码进行部分解码，解码后再重新进行编码，这样处理的结果导致视频文件的大小有所改变，码率一般会发生变化，此外这些算法的时间复杂度较高，难以在计算能力有限的嵌入式系统中进行实际应用。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有的数字水印技术在视频完整性认证中存在的诸多缺陷，从而提供一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法。

本发明针对以上缺点，提出了一种不改变视频码率和视频文件大小的低时间复杂度数字水印算法，嵌入水印后对原视频文件大小和码率无任何改变，可用于完成视频的完整性测量。

为实现上述发明目的，本发明提供一种嵌入式系统中的视频完整性认证方法，该方法基于签名技术认证视屏完整性的策略，所述方法包含：

步骤1，前端根据待传输视频文件生成I帧签名，计算该I帧签名的嵌入域，最后将I帧签名嵌入嵌入域；所述嵌入域为：在待传输视频文件中满足条件的VLC码所在的位置；其中，所述条件为：VLC码必须为在VLC码嵌入对表中的码字；且所述VLC码嵌入对表为：从MPEG VLC码集合中选出的同时满足以下4个条件的两两组合成的VLC码对表格：

条件1，(run，level)域中的run值一致。

条件2，(run，level)域中的level值只相差1。

条件3，VLC长度一致。

条件4，VLC码最低有效位相差1。

步骤2，嵌入式视频接收端，采用与前端相同的方法生成I帧签名，然后从与前端生成签名的I帧处于同一个GOP的P帧和/或B帧的水印宿主中提取出前端嵌入的I帧签名；通过比较嵌入式终端计算生成的I帧签名与提取出来I帧签名，判断该段GOP内的视频是否完整。

上述技术方案中，所述将计算得到的I帧签名以水印形式嵌入到嵌入域VLC码中的步骤进一步包含：

将待传输文件中嵌入域包含的所有的VLC码抽象为二进制序列，其中最低有效位为“0”的VLC码抽象为一位可修改比特“0”，最低有效位为“1”目标对象的VLC码抽象为可修改比特“1”；最终将整个待传输的视频文件的所有满足条件的VLC码抽象为一组二进制序列，该序列的长度等于整个视频文件中包含的所有满足条件的VLC码的总个数；

将所生成的I帧签名根据高嵌入算法嵌入得到的二进制序列中，该算法根据I帧签名可确定当嵌入I帧签名时上步骤得到的二进制序列的哪些位需要逆转，其中，具体嵌入的操作为：将需要逆转的二进制序列“0”和“1”对应的位置处的VLC码替换为与该VLC码在同一VLC码嵌入对表中另一个VLC码替换。

上述技术方案中，所述I帧签名的输入参数包含：I帧的亮度DCT块系数、I帧的亮度DCT块在该I帧中的索引号和密钥。

所述前端的I帧签名采用如下方法获得：将I帧亮度DCT量化系数作为特征信息，根据DCT系数和密钥生成DCT块的认证码，然后通过全部的DCT块认证码异或生成I帧的签名。

上述技术方案中，所述用于嵌入式终端认证过程的步骤为：嵌入式视频接收端，采用与发送端相同的方法生成I帧签名，然后从与该I帧处于同一个GOP的P帧和/或B帧的水印宿主中提取出发送端嵌入的I帧签名；通过比较嵌入式终端计算生成的I帧签名与提取的I帧签名，判断该段GOP内的视频是否完整。

所述提取I帧签名的方法进一步包含如下步骤：