专利名称：一种防止视频指纹攻击的方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字电视领域内容保护系统中的视频指纹技术，尤其涉及一种防止视频指纹攻击的方法、装置及系统。
背景技术：
随着数字电视技术的不断发展，利用数字技术对多媒体内容进行摄制、存储、传输以及播放已经相当普及，人们从电视上能很容易找到大量的视频、音频等多媒体资源，然而也存在太多的复制品和转换的视频等资源，其中一些可能是非法拷贝。对于数字电视节目版权持有者来说，每年因为盗版给其造成很大经济损失。数字电视条件接收(CA, certification authority)系统中，在前端和视频传输过程中对视频的加密保护技术已经十分成熟，但在CA系统的终端，视频在解码后完全开放给用户播放，如视频内容被合法用户解密后进行录制或者通过摄像机翻拍，媒体内容很容易被拷贝和分发，存在盗版威胁。为了给解密后的视频内容提供进一步的保护、对盗版内容进行追踪并找到盗版的源头，视频指纹技术应运而生，视频指纹技术即成为解决盗版问题的有效手段和关键技术。视频指纹作为视频资源管理保护的新手段，表征视频内容的内在本质属性，唯一地标识一段视频序列。参见图1，视频指纹技术总体方案如下前端视频服务器通过分发网络将视频发给不同的终端用户(终端用户I、终端用户2和终端用户3)，在终端不同的用户拥有自己不同的独有信息(称为指纹信息)，终端将这些独有信息嵌入到视频中，然后播放给用户。由于不同用户的指纹不同，因此不同用户播放观看的指纹视频也有所不同，当盗版发生时，可以根据视频中所包含的用户信息最终确定盗版的来源，从而保护数字视频的版权。目前，基于CA系统的指纹技术可以分为前端指纹技术与终端指纹技术。在前端进行指纹嵌入时，即使不同的授权用户要求观看同一个视频内容，由于指纹信息的不同，视频服务器也必须向每个用户分发含有不同指纹的同一个视频内容，由于用户数量大，服务器的分发能力有限，必然造成拥堵，无法正常观看。因此，选择在终端嵌入指纹，在终端嵌入视频指纹，解决了前端服务器分发的问题，对带宽也没有特殊的要求，对CA系统来说是一个比较好的选择。现有CA系统中，一种终端嵌入指纹的技术方案为根据用户终端信息生成唯一的用户指纹信息，基于终端解码后的视频(空域)进行指纹嵌入或者对半解码后的视频(频域)进行指纹嵌入，该技术方案中指纹嵌入的方式可以遵循多种嵌入算法实现，如对称或非对称密钥算法等。另一种终端嵌入指纹的技术方案为根据用户终端信息生成唯一的用户指纹信息，在终端内容保护系统中存在OSD (On-screen display,屏幕菜单式调节方式)通用接口，终端通过机顶盒接收前端装置发送的音、视频流数据，利用OSD通用接口修改OSD参数，将所述用户指纹叠加到解码后的视频中，使得不同用户观看的视频具有不同的可见指纹，从而达到版权保护，追踪盗版的目的。比较上述两种方案，第一种实施方案中指纹嵌入是在视频解码过程中进行的，由于终端机顶盒是生产厂商研 究开发的，终端机顶盒的解码模块为不开放性质，如在视频解码过程中进行指纹嵌入，需要对解码模块进行修改，使得此技术需要在终端机顶盒生产时定制，存在很大局限性；第二种实施方案中盗版追踪是依据人的视觉系统来进行判别，在盗版发生时，盗版用户也容易用肉眼识别出可见指纹，在不影响视频效果的前提下使用一些手段对视频进行处理，将原始视频中的可见指纹擦除或破坏，从而导致盗版追踪失效，这属于一种视频指纹攻击的行为。在实际应用中，攻击是常常出现的，只要对视频做轻微的处理例如帧删除、编码等，都会给视频指纹带来一定程度的破坏。基于上述原因，需要一种能够防止视频指纹攻击的机制来保护数字视频的版权。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种能够有效防止视频指纹攻击的方法、装置及系统。本发明公开一种防止视频指纹攻击的方法，包括SI :终端生成用户指纹信息，所述用户指纹信息能够标记视频的来源；S2:终端从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中得到当前帧周期内的指纹位置信息；S3:根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹，OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加，得到带有隐形指纹的视频。进一步地，所述步骤SI中根据每个用户终端的唯一标识信息(ID)生成二进制的用户指纹信息。进一步地，所述步骤S2中前端装置结合人眼视觉系统对视频的敏感度选择人眼视觉敏感度低的视频位置生成指纹位置信息。进一步地，所述步骤S3中根据终端生成的用户指纹信息得到修改屏幕菜单调节控制器需要的RGB值及透明度值，根据当前帧周期内的指纹位置信息得到修改屏幕菜单调节控制器需要的位置参数。进一步地，所述步骤S3中得到带有隐形指纹视频的步骤为前端装置在原始音、视频流中以预定的帧周期插入存有当前帧周期内的指纹位置信息的数据包，将所述数据包与原始音、视频流进行合成处理得到新音、视频流发送给终端；终端接收新音、视频流进行解复用得到视频、音频和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息，根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹，OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加，得到带有隐形指纹的视频。进一步地，在OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加时，如果当前帧周期内的指纹位置位数与用户指纹信息位数不相等，当前帧周期内的指纹位置未将用户指纹信息全部嵌入，剩余的用户指纹信息能够在下一个帧周期内继续嵌入。本发明公开一种防止视频指纹攻击的装置，所述装置包括解复用模块、解码模块、指纹位置信息解析模块、指纹生成模块、屏幕菜单调节控制模块、合成模块和播放模块；解复用模块用于对接收的音、视频流解复用得到视频、音频和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包；解码模块用于对解复用后的音频、视频解码，得到原始视频、原始音频；指纹位置信息解析模块，用于从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息； 指纹生成模块，用于生成唯一的用户指纹信息，所述用户指纹信息能够标记视频的来源；屏幕菜单调节控制模块，用于根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹；合成模块用于对OSD隐形指纹与解码后原始视频、原始音频进行同步合成处理；播放模块用于播放合成处理后的视频。进一步地，所述用户指纹信息根据每个用户终端的唯一标识信息(ID)生成。进一步地，所述屏幕菜单调节控制模块包括颜色调整单元和位置调整单元；颜色调整单元用于根据终端生成的用户指纹信息修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，位置调整单元用于根据当前帧周期内指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器的位置参数。本发明还公开一种防止视频指纹攻击的系统，所述系统包括前端装置和终端装置，前端装置结合人眼视觉敏感度得到视频的指纹位置信息，在原始音、视频流中以预定的帧周期插入存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，将所述数据包与原始音、视频流合成处理得到新音、视频流发送给终端；终端装置接收新音、视频流数据并进行解复用得到原始视频、原始音频和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息，根据终端生成的用户指纹信息修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，根据当前帧周期内指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器的位置参数，得到OSD隐形指纹，OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加得到带有隐形指纹的视频。本发明的技术方案通过修改OSD控制器的参数在视频中嵌入隐形指纹，在不影响视频质量的前提下使得视频指纹不易被攻击，增强了视频指纹的鲁棒性，达到了防止视频指纹攻击的目的，有效保护了数字视频的版权；同时，利用OSD通用接口免除了机顶盒终端解码模块定制麻烦。
图I为现有CA系统中视频指纹技术的示意图；图2为本发明实施例的防止视频指纹攻击的系统结构框图；图3为本发明实施例的防止视频指纹攻击的装置结构框图；图4为本发明实施例的防止视频指纹攻击的方法流程图；图5为本发明实施例的防止视频指纹攻击的方法的具体流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以详细说明。图2为本发明实施例的防止视频指纹攻击的系统结构框图。所述系统包括前端装置和终端装置，所述前端装置包括视频服务器，终端装置包括电视机顶盒和显示屏；视频服务器为用户终端提供视频信息，视频服务器预先在原始音、视频流中以预定的帧周期插入存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，将所述数据包与原始音、视频流进行合成处理后得到新音、视频流通过分发网络发送给终端；终端电视机顶盒接收新音、视频流数据，通过解复用得到视频、音频和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，对解复用后的视频、音频解码得到原始视频、原始音频，从所述存有当前帧周期指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息，根据终端生成的用户指纹信息修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，根据当前帧周期内指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器的位置参数，得到OSD隐形指纹，OSD隐形指纹与解码后的原始视频、原始音频经合成同步处理后进行播放。其中，前端装置包括指纹位置信息生成模块，用于结合人眼视觉系统对视频的敏感度选择人眼敏感度低的视频位置生成指纹位置信息。所述视频由原始音、视频流进行视频解码得到。在OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加时，如果当前帧周期内的指纹位置位数与用户指纹信息位数不相等，当前帧周期内的指纹位置未将用户指纹信息全部嵌入，剩余的用户指纹信息能够在下一个帧周期内继续嵌入。用户指纹信息是根据每个用户终端的唯一标识信息(ID)生成的二进制用户指纹信息。图3为本发明实施例的防止视频指纹攻击的装置结构框图。所述装置为电视机顶盒，包括解复用模块、解码模块、指纹位置信息解析模块、指纹生成模块、屏幕菜单调节控制模块、合成模块和播放模块；解复用模块用于对接收的音、视频流进行解复用得到视频、音频和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包；解码模块用于对解复用后的视频、音频进行解码，得到原始视频、原始音频；指纹位置信息解析模块，用于从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息；指纹生成模块，用于生成唯一的用户指纹信息，所述用户指纹信息能够标记视频的来源；屏幕菜单调节控制模块，用于根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹；合成模块用于对OSD隐形指纹与解码后的原始视频、原始音频进行同步合成处理；播放模块用于播放合成处理后的视频。当视频发生盗版时，根据从视频中提取的用户指纹信息得到用户信息最终得到盗版来源，从而实现盗版的准确追踪。其中，屏幕菜单调节控制模块包括颜色调整单元和位置调整单元；颜色调整单元用于根据终端生成的用户指纹信息修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，位置调整单元用于根据当前帧周期内指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器的位置参数。图4为本发明实施例的防止视频指纹攻击的方法流程图。该方法包括如下步骤SI :终端生成用户指纹，所述用户指纹能够标记视频的来源。
根据终端用户信息生成唯一的二进制用户指纹信息，终端用户信息是能够区别出不同终端用户的具有唯一性的信息，如每个用户终端的唯一标识信息(用户ID)。所述用户指纹信息由机顶盒的指纹生成模块根据用户终端的唯一标识信息生成。当盗版发生时，根据所述用户指纹得到用户信息，最终确定盗版来源。S2:终端从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中得到当前帧周期内的指纹
位置信息。其中，得到当前帧周期内指纹位置信息的步骤为前端装置在原始音、视频流中以预定的帧周期插入存有当前帧周期内的指纹位置信息的数据包，将所述数据包与原始音、视频流进行合成处理得到新音、视频流发送给终端；终端接收新音、视频流进行解复用得到视频、音频和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，指纹位置解析模块从存有当前帧 周期内指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息。前端装置包括指纹位置信息生成模块，原始音、视频流经解码得到原始视频和原始音频信息，结合人眼视觉系统对原始视频的敏感度(高亮度区域附加噪声敏感度、纹理区敏感度、高频信息敏感度等)选择人眼敏感度低的视频位置生成指纹位置信息。S3:根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹，OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加，得到带有隐形指纹的视频。屏幕菜单调节(OSD)控制器应用在显示器上，对媒体内容进行菜单化管理，使得显示器在荧幕中产生一些特殊的字形或图形，可通过该菜单对显示器各项工作指标包括色彩、模式、几何形状等进行调整，从而达到最佳的使用状态。本实施例的技术方案根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节(OSD)控制器的参数，使叠加到原始视频中的用户指纹不可见，克服了现有技术中利用屏幕菜单调节(OSD)通用接口修改OSD参数实现可见指纹信息嵌入影响视频质量和抵抗指纹攻击的能力差的缺点。机顶盒的屏幕菜单调节控制模块根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹，OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加，得到带有隐形指纹的视频；其中，屏幕菜单调节控制模块包括颜色调整单元和位置调整单元；颜色调整单元用于根据终端生成的用户指纹信息修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，位置调整单元用于根据当前帧周期内指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器的位置参数。实现用户指纹不可见的算法如下S301 :在前端装置中根据人眼视觉系统对视频的敏感度生成指纹的位置信息。一般来说，人眼视觉系统具有以下特点1)对高亮度区域的附加噪声敏感度很低；2)对纹理区域的敏感度低于平滑区域；3)对高频信息敏感度低于低频信息。前端装置中原始音、视频流经解码得到原始视频和原始音频，结合人眼视觉系统对视频的敏感度(高亮度区域附加噪声敏感度、纹理区敏感度、高频信息敏感度等)选择人眼视觉敏感度低的位置生成指纹位置信息，把视频中人眼视觉敏感度低的位置作为嵌入指纹的区域，有利于指纹嵌入后视频的透明性，不影响用户观看视频。S202:将存有指纹位置信息的数据包按照预定的帧周期插入原始音、视频流中经合成处理得到新音、视频流通过分发网络发送给给终端。预定的帧周期可根据机顶盒对帧周期数据包解析速度等实际情况进行选择，如每个帧周期为200帧图像。S203:终端接收新音、视频流进行解复用得到原始视频、原始音频信和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，从所述存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中经指纹位置信息解析模块解析得到当前帧周期内的指纹位置信息，根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹，O SD隐形指纹与解码后的原始视频叠加，得到带有隐形指纹的视频。其中，用户指纹为根据每个用户终端的用户标识信息生成的二进制指纹信息，二进制指纹信息非0即1，在屏幕菜单调节(OSD)控制模块中针对0和I得到两组不同的OSD的RGB值及透明度值(称为OSD参数)，通过修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，实现用户指纹不可见。由于指纹位置信息选择了在人眼不敏感的位置中嵌入指纹，根据指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器对应的坐标，加之根据用户指纹信息在OSD参数的选择上也充分考虑了人眼视觉系统敏感度问题，因此用户看到的最终视频带有隐形指纹信息(0SD隐形指纹)，使得用户指纹信息在不影响观看质量的情况下抵抗视频攻击能力增强，增强了指纹的
鲁棒性。屏幕菜单调节控制模块包括颜色调整单元和位置调整单元；颜色调整单元用于根据终端生成的用户指纹信息修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，位置调整单元用于根据当前帧周期内指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器的位置参数。在OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加时，如果当前帧周期内的指纹位置位数与用户指纹信息位数不相等，当前帧周期内的指纹位置未将用户指纹信息全部嵌入，剩余的用户指纹信息能够在下一个帧周期内继续嵌入。当盗版发生时，从播放视频中提取用户指纹信息得到用户信息，从而实现准确追踪盗版来源。盗版者为了毁灭蕴含在视频中的指纹信息，就会蓄意地对视频进行一定程度的更改，此外，任何一些非蓄意的视频操作(例如AV录制)，都会对视频本身带来伤害，从而使的视频指纹失效，无论蓄意的视频更改还是非蓄意的视频伤害，统称为视频指纹攻击。通过试验，本发明实施例的视频指纹技术经过下表I所枚举的指纹攻击后，依然能够有效提取用户指纹信息，从而实现了盗版的准确追踪。表I
权利要求
1.一种防止视频指纹攻击的方法，包括 Si:终端生成用户指纹信息，所述用户指纹信息能够标记视频的来源； 52:终端从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中得到当前帧周期内的指纹位置信息； 53:根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹，OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加，得到带有隐形指纹的视频。
2.根据权利要求I所述的防止视频指纹攻击的方法，其特征在于，所述步骤SI中根据每个用户终端的唯一标识信息(ID)生成二进制的用户指纹信息。
3.根据权利要求I所述的防止视频指纹攻击的方法，其特征在于，所述步骤S2中前端装置结合人眼视觉系统对视频的敏感度选择人眼敏感度低的视频位置生成指纹位置信息。
4.根据权利要求I所述的防止视频指纹攻击的方法，其特征在于，所述步骤S3中根据终端生成的用户指纹信息得到修改屏幕菜单调节控制器需要的RGB值及透明度值，根据当前帧周期内的指纹位置信息得到修改屏幕菜单调节控制器需要的位置参数。
5.根据权利要求I所述的防止视频指纹攻击的方法，其特征在于，所述步骤S3中得到OSD隐形指纹的步骤为前端装置在原始音、视频流中以预定的帧周期插入存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，将所述数据包与原始音、视频流进行合成处理得到新音、视频流发送给终端；终端接收新音、视频流进行解复用得到视频、音频和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息，根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹。
6.根据权利要求5所述的防止视频指纹攻击的方法，其特征在于，在将OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加时，如果当前帧周期内的指纹位置位数与用户指纹信息位数不相等，当前帧周期内的指纹位置未将用户指纹信息全部嵌入，剩余的用户指纹信息能够在下一个帧周期内继续嵌入。
7.一种防止视频指纹攻击的装置，所述装置包括解复用模块、解码模块、指纹位置信息解析模块、指纹生成模块、屏幕菜单调节控制模块、合成模块和播放模块； 解复用模块用于对接收的音、视频流解复用得到视频、音频和存有当前帧周期指纹位置信息的数据包； 解码模块用于对解复用后的视频、音频进行解码，得到原始视频、原始音频； 指纹位置信息解析模块，用于从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息； 指纹生成模块，用于生成唯一的用户指纹信息，所述用户指纹信息能够标记视频的来源； 屏幕菜单调节控制模块，用于根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内的指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数，得到OSD隐形指纹； 合成模块用于将OSD隐形指纹与解码后的原始视频、原始音频进行同步合成处理； 播放模块用于播放合成处理后的视频。
8.根据权利要求7所述的防止视频指纹攻击的装置，其特征在于，所述用户指纹信息根据每个用户终端的唯一标识信息(ID)生成。
9.根据权利要求7所述的防止视频指纹攻击的装置，其特征在于，所述屏幕菜单调节控制模块包括颜色调整单元和位置调整单元；颜色调整单元用于根据终端生成的用户指纹信息修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，位置调整单元用于根据当前帧周期内指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器的位置参数。
10.一种防止视频指纹攻击的系统，所述系统包括前端装置和终端装置，其特征在于，前端装置根据人眼视觉敏感度得到视频的指纹位置信息，在原始音、视频流中以预定的帧周期插入存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，将所述数据包与原始音、视频流合成 处理得到新音、视频流发送给终端；终端装置接收新音、视频流并进行解复用得到视频、音频和存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包，从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中解析得到当前帧周期内的指纹位置信息，根据终端生成的用户指纹信息修改屏幕菜单调节控制器的RGB值及透明度值，根据当前帧周期内指纹位置信息修改屏幕菜单调节控制器的位置参数，得到OSD隐形指纹，OSD隐形指纹与解码后的原始视频叠加得到带有隐形指纹的视频。
全文摘要
本发明公开一种防止视频指纹攻击的方法、装置及系统，该方法包括终端生成用户指纹信息，所述用户指纹信息能够标记视频的来源；终端从存有当前帧周期内指纹位置信息的数据包中得到当前帧周期内指纹位置信息；根据终端生成的用户指纹信息和当前帧周期内指纹位置信息，利用屏幕菜单调节通用接口修改屏幕菜单调节控制器的参数得到OSD隐形指纹，与解码后的原始视频叠加，得到带有隐形指纹的视频。本发明通过修改OSD控制器的参数在视频中嵌入隐形指纹，在不影响视频质量的前提下使得视频指纹不易被攻击，增强了视频指纹的鲁棒性，达到了防止视频指纹攻击的目的；同时，利用OSD通用接口免除了机顶盒终端解码模块定制麻烦。
文档编号H04N21/47GK102647635SQ20121011949
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者刘晶磊, 孙立斌, 宁艳芝, 李红艳, 李风静, 王天星, 王文军, 贾柳燕 申请人:北京视博数字电视科技有限公司