[发明专利]一种在流媒体中应用数字水印的方法

说明书

技术领域

本发明涉及流媒体内容保护技术领域，特别涉及一种在流媒体中应用数字水印的方法。

背景技术

流媒体是指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音/视频数据流。Internet的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大的市场动力,丰富的流媒体应用对用户有很强的吸引力。可以预料，流媒体应用必然会成为未来网络的主流应用。然而，网络的迅速发展和数字产品本身的易复制性，使数字产品的侵权、盗版和随意篡改日趋严重，已经对数字资源的版权构成极大的危害。作为网络应用的一种，流媒体也同样面临着版权保护的严峻考验，我们需要很方便地知道在一个电影网站正在播放的电影是不是从我们的网站下载的。

数字水印的产生和应用为数字版权的保护提供了一个有效的技术手段。嵌入的水印信息隐藏于主文件中，不影响原文件的可观性和完整性。数字水印最初的研究重点是图像水印，已经取得了不少的研究成果，而且还推出了一些实用的产品，而基于视频产品的水印研究还相对较少。随着多媒体特别是流媒体技术的发展，视频产品越来越多，对于视频产品的版权保护亟需解决，因此国内外越来越多的学者逐渐投入到视频水印的研究当中。

在P2P网络中，每个对等实体既是服务器的提供者，又是服务的享用者。根据源节点提供数据的方式，可以将P2P流媒体系统分为两种：单源的P2P流媒体传输和多源的P2P流媒体传输。但是P2P流媒体视频与一般的视频内容有如下明显的不同，这些不同导致现有的安全技术并不适合单独在P2P流媒体视频系统中单独使用。

（1）、传输数据块小。为了在复杂网络情况下保证下载任务调度的灵活性，P2P流媒体视频系统一般会把视频分割成极小的块进行传输，典型的大小是1KB。在这样的条件下，如果使用较安全的MD5（信息摘要）进行内容验证，则会在数据块尾增加128位的验证信息，产生额外的传输负担。即使是采用少量数据位的数字签名，也会显著增加传输码流，从而影响整个P2P系统的传输负担。

（2）、本机系统负载较高。由于P2P流媒体系统需要同时从数十个甚至上百个不同节点下载数据块，然后进行拼装送视频解码器解码并播放，而这些操作都极大地消耗普通个人电脑的CPU处理时间，如果此时再对每个数据块进行MD5验证或者签名验证，将大大加重本已不堪重负的系统负载。因此，在目前硬件水平下，采用信息摘要和数字签名技术对P2P流媒体内容进行实时控制也是不可取的。

（3）、拼装及二次分发。为了提高视频流畅度并为其他节点提供服务，P2P流媒体节点一般会下载视频并拼接缓存，以供视频解码器解码播放及二次分发。如果使用信息摘要或者数字签名技术进行内容保护，则必须缓存2组数据，一组为带验证信息的数据块集，供二次分发使用；另一组为去除验证信息后的视频文件，供播放器播放。现在视频文件动辄上千兆字节，这么做会消耗更多用户的内存并增加磁盘读写内容，占用额外磁盘空间，也增加了软件的复杂度。

此外，无论是信息摘要还是数字签名都需要在常规视频信息后添加额外的验证信息。这很容易引起攻击者的好奇和注意，从而有了被破解的可能。再加上这些额外的验证信息很容易被识别并去除，使得信息摘要和数字签名在保护数字产品版权方面的作用大打折扣。

因此，目前迫切需要一种能够有效保证P2P视频内容安全的方法。

发明内容

因此，本发明提出一种在流媒体中应用数字水印的方法，可充分地消除由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。

本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。

本发明提供了一种在流媒体中应用数字水印的方法，其特征在于，所述方法包括嵌入数字水印步骤和提取水印的步骤，所述嵌入数字水印的步骤具体包括以下步骤：

步骤（一）：将水印信息分列读入，得到一维数组                                                ；

假设原始水印信息为，水印大小为，则得到的一维数组为：

，其中，；

步骤（二）：根据密钥对进行置换得到水印信息，并保留所述密钥以便提取端使用；

步骤（三）：对置换之后的水印信息进行低密度奇偶校验码（LDPC）编码；

步骤（四）：对经过LDPC编码之后的水印信息，进行BPSK调制，得到序列；

步骤（五）：在视频帧中嵌入水印；