[发明专利]一种基于H.264_AVC视频流完整性认证脆弱水印的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于H.264_AVC视频流完整性认 证脆弱水印的方法。

背景技术

随着多媒体网络技术的飞速发展，数字多媒体信息，特别是视频信息的交 流已经达到前所未有的程度。然而，视频信息在传输过程中极易遭受各种无意 或有意的篡改攻击，这使得人们对视频信息的完整性和内容的真实性产生怀疑。 如果篡改涉及国家安全、法庭举证等重要内容时，则可能会造成严重的后果。 因此，如何在网络环境中对视频信息内容的真实性、完整性实施有效的保护已 经成为近年来多媒体信息安全领域研究的热点。脆弱性水印作为一种保密通信 技术，是解决这一问题最有效的方法之一。它将数据、图像等水印信息以人所 不可感知的方式嵌入视频信息中，通过对该水印信息的。

现有的基于H.264/AVC的脆弱性水印算法主要是通过调制运动矢量或者 中高频DCT系数嵌入水印信息，该类方法最明显的缺点是计算复杂度大。水 印嵌入时，需要先对视频比特流进行解码，然后再结合编码标准调制运动矢量 或者DCT系数；水印检测时，同样先要对视频比特流进行解码。

为了进一步提高视频水印的实用性，一种最有效的方法是直接在视频比特 流中嵌入水印信息，即根据待嵌入的水印信息，修改码流的可变长编码(VLC)码 字。然而，H.264的高效压缩性能使其对编码比特流中的微小变化非常敏感， 这使得实现基于H.264码流域的水印具有很大的困难和挑战。现有技术中通过 修改帧内16×16编码模式的视频流嵌入水印，该方案具有很好的不可感知性和 较小的码率变化，然而在实际的编码过程中，该类型宏块比较稀少，水印容量 相对较小。目前也有通过对视频序列进行统计分析，将CAVLC(基于上下文的 自适应变长编码)码字空间分成常用的码字空间和未使用的码字空间2组，然 后根据待嵌入比特和码字空间的映射关系嵌入水印，该方案同样具有较好的不 可感知性，嵌入容量也相对较大，但是必须先对视频序列进行统计分析才能建 立映射规制，而且对码率的影响较大。

发明内容

本发明通过对运动矢量编码比特流的分析，提出一种基于Exp-Golomb(指 数哥伦布)码字映射的H.264/AVC视频水印方法，即在H.264压缩比特流 中，通过替换相应的码字嵌入水印信息。该方法的主要特点在于：1)水印嵌入和 提取都是基于压缩比特流进行的，计算复杂度低，具有较好的实用性2)水印嵌 入后不改变码字的长度，而且具有较小的视频失真3)可以实现水印的快速提 取，满足视频实时处理的要求。

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于H.264_AVC视频流完整性认证 脆弱水印的方法，包括：

在H.264_AVC压缩比特流中采用自适应变长编码和指数哥伦布通过替换相 应的码字嵌入水印信息；

解析H.264片级压缩比特流，根据密钥解码生成特征码；解析宏块级比 特流提取水印；

根据解密的特征码与提取的水印对视频帧进行完整性认证。

所述在H.264_AVC压缩比特流中采用自适应变长编码和指数哥伦布通过替 换相应的码字嵌入水印信息包括：

自适应变长编码用于DCT残差系数，指数哥伦布用于运动矢量残差d_mv以及边信息，其中d_mv表示各个子块的残差运动矢量。

所述在H.264_AVC压缩比特流中采用自适应变长编码和指数哥伦布通过替 换相应的码字嵌入水印信息包括：

利用d_mv元素的码字空间与待嵌入比特之间的映射关系，将水印嵌入到B帧 与P帧的比特流中。

所述方法还包括：

选择I帧内4*4块的编码模式作为水印信息。

所述在H.264_AVC压缩比特流中采用自适应变长编码和指数哥伦布通过替 换相应的码字嵌入水印信息包括：

解析H.264片级压缩比特流，如果当前片为I帧时，则提取认证码生成水印 信息，如果当前片不是I帧时，则嵌入水印到H.264比特流。