一种多媒体文件的标识方法及系统与流程

本发明涉及城市轨道交通技术领域，具体涉及一种多媒体文件的标识方法及系统。

背景技术：

随着科技的发展和人类生活的不断进步，多媒体技术得到了越来越广泛的应用，多媒体(如视频、音频、图像等)信息在我们的日常生活中也扮演着越来越重要的角色。由此，视频的产权保护渐渐成为人们研究的焦点。零水印作为一种不对原视频图像数据进行修改的新型数字水印技术得到了人们的广泛关注。但零水印技术目前发展还不够成熟，视频作为一种复杂的传播媒体其变化性很大，我们需要研究的地方还很多，无法使得视频、音频及图像水印均克服常见的压缩和几何攻击。

因此，如何在不修改原始多媒体数据的基础上，提供一种可靠的多媒体版权保护方法，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种多媒体文件的标识方法及系统，在不修改原始多媒体数据的基础上，实现了对多类型的多媒体文件的加密标识，使得对多媒体文件标识的过程准确且全面，进而实现了对多媒体版权的有效且可靠的保护。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种多媒体文件的标识方法，包括：

步骤1.判断当前待标识的多媒体文件的类型；

若当前待标识的所述多媒体文件为视频文件，则进入步骤2；

若当前待标识的所述多媒体文件为图片文件，则进入步骤3；

若当前待标识的所述多媒体文件为音频文件，则进入步骤4；

步骤2.提取所述视频文件的关键帧，得到待标识的图像文件；

步骤3.对所述图像文件进行二维DCT变换，提取所述图像文件的文件特征，进入步骤5；

步骤4.对所述音频文件进行DWT变换，提取所述音频文件的文件特征，进入步骤5；

步骤5.将提取的当前多媒体文件的所述文件特征与水印密文进行异或处理，获取并存储该多媒体文件的零水印。

进一步的，所述步骤2包括：

步骤2-1.删除所述视频文件中的重复或冗余的帧；

步骤2-2.以视频文件的各帧之间的最小相似度为选取标准，根据像素帧平均法获取所述视频文件中的关键帧，得到待标识的图像文件。

进一步的，所述步骤3包括：

步骤3-1.对所述图像文件像按照亮度进行分块理，得到各图像分块；

步骤3-2.将各所述图像分块进行二维DCT变换，得到各所述图像分块的DC系数；

步骤3-3.对各所述图像分块的DC系数经Arnold映射进行置乱操作，再进行一维DCT变换，得到所述图像文件的AC系数；

步骤3-4.根据所述AC系数提取所述图像文件的文件特征值，进入步骤5。

进一步的，所述步骤4包括：

步骤4-1.对所述音频文件进行分段，得到音频分段；

步骤4-2.根据计算得到各所述音频分段的短时能量和过零率，筛选出短时能量高于平均值、及过零率低于阈值的所述音频分段；

步骤4-3.采用小波基函数对筛选出的所述音频分段进行三层小波变换，得到所述音频分段的低频系数；

步骤4-4.将所述音频分段的低频系数转换成矩阵，并对所述矩阵进行奇异值分解；

步骤4-5.根据分解后的所述矩阵中的最大奇异值的整数部分的奇偶性生成一维序列，得到所述音频文件的文件特征，进入步骤5。

进一步的，所述步骤5包括：

步骤5-1.对水印图像进行加密，并根据加密后的水印图像生成水印密文；

步骤5-2.将提取的当前多媒体文件的所述文件特征与水印密文进行异或处理，获取该多媒体文件的零水印；

步骤5-3.将当前多媒体文件的零水印注册到第三方知识产权信息数据库中，其中，所述第三方知识产权信息数据库用于存储所述多媒体文件的零水印、查询及提取各所述多媒体文件的零水印。

进一步的，所述步骤5-1包括：

步骤5-1-a.将带嵌入的二值水印图像扫描为一维二值序列，再对所述一维二值序列进行扩频处理；

步骤5-1-b.根据Logistic映射生成二值混沌序列，完成对水印图像的加密处理；

步骤5-1-c.将所述二值混沌序列同扩频后的序列进行异或处理，得到所述水印密文。

进一步的，所述步骤5之后还包括：

步骤6-1.当有待判定多媒体文件的版权待判定时，提取所述待判定多媒体文件的作品特征量；

步骤6-2.将用于比较的原作者的标识信息与所述作品特征量以预先规定的算法方式进行结合，得到一个新的水印信息；

步骤6-3.比较所述新的水印信息与在所述第三方知识产权信息数据库中提取水印信息的相似性；

若相似性小于预设的相似最小值，则认定为所述待判定多媒体文件为未注册过的多媒体文件；

反之，则确认所述待判定多媒体文件为是原作者的作品。

另一方面，本发明还提供一种多媒体文件的标识系统，包括：

多媒体文件类型判断模块，用于判断当前待标识的多媒体文件的类型；若当前待标识的所述多媒体文件为视频文件，则将所述视频文件发送至视频特征获取模块，若当前待标识的所述多媒体文件为图片文件，则将所述视频文件发送至图像特征获取模块，若当前待标识的所述多媒体文件为音频文件，则将所述视频文件发送至音频特征获取模块；

视频特征获取模块，用于提取所述视频文件的关键帧，得到待标识的图像文件；

图像特征获取模块，用于对所述图像文件进行二维DCT变换，提取所述图像文件的文件特征，并将所述文件特征发送至零水印获取模块；

音频特征获取模块，用于对所述音频文件进行DWT变换，提取所述音频文件的文件特征，并将所述文件特征发送至零水印获取模块；

零水印获取模块，用于将提取的当前多媒体文件的所述文件特征与水印密文进行异或处理，获取并存储该多媒体文件的零水印。

进一步的，所述零水印获取模块包括：

水印图像加密单元，用于对水印图像进行加密，并根据加密后的水印图像生成水印密文；

零水印获取单元，用于将提取的当前多媒体文件的所述文件特征与水印密文进行异或处理，获取该多媒体文件的零水印；

零水印注册及存储单元，用于将当前多媒体文件的零水印注册到第三方知识产权信息数据库中，其中，所述第三方知识产权信息数据库用于存储所述多媒体文件的零水印、查询及提取各所述多媒体文件的零水印。

进一步的，所述系统还包括：

版权待判定模块，用于当有待判定多媒体文件的版权待判定时，提取所述待判定多媒体文件的作品特征量；将用于比较的原作者的标识信息与所述作品特征量以预先规定的算法方式进行结合，得到一个新的水印信息；比较所述新的水印信息与在所述第三方知识产权信息数据库中提取水印信息的相似性，若相似性小于预设的相似最小值，则认定为所述待判定多媒体文件为未注册过的多媒体文件，反之，则确认所述待判定多媒体文件为是原作者的作品。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种多媒体文件的标识方法及系统，在不修改原始多媒体数据的基础上，实现了对多类型的多媒体文件的加密标识，使得对多媒体文件标识的过程准确且全面，进而实现了对多媒体版权的有效且可靠的保护；使用嵌入有意义水印信息的零数字水印算法可以不改变原作品的任何数据，具有良好的不可感知性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种多媒体文件的标识方法的流程示意图；

图2是本发明的标识方法中步骤200的流程示意图；

图3是本发明的标识方法中步骤300的流程示意图；

图4是本发明的标识方法中步骤400的流程示意图；

图5是本发明的标识方法中步骤500的流程示意图；

图6是本发明的标识方法中步骤600的流程示意图；

图7是本发明的标识方法的一种具体应用例中标识过程的逻辑结构示意图；

图8是本发明的一种多媒体文件的标识系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种多媒体文件的标识方法。参见图1，该标识方法具体包括如下步骤：

步骤100：判断当前待标识的多媒体文件的类型；

若当前待标识的多媒体文件为视频文件，则进入步骤200；

若当前待标识的多媒体文件为图片文件，则进入步骤300；

若当前待标识的多媒体文件为音频文件，则进入步骤400。

在本步骤中，首先要判断所要进行水印加密的数据是视频、图像还是音频。如果是视频，转至步骤200；若是图像，转至步骤300；若是音频，转至步骤400。

步骤200：提取视频文件的关键帧，得到待标识的图像文件。

在本步骤中，视频中关键帧的提取，用于提取视频中的关键帧，以各帧之间的相似度作为衡量依据，每次寻找关键帧时，都保证各关键帧之间具有最小相似度，以使关键帧带有最大信息量。在这里使用了像素帧平均法来提取视频中的关键帧。

步骤300：对图像文件进行二维DCT变换，提取图像文件的文件特征，进入步骤500。

在本步骤中，关键帧图像的处理，用于对视频中的关键帧分块，并进行二维DCT变换，提取每一块的DC系数进行一维DCT变换。

步骤400：对音频文件进行DWT变换，提取音频文件的文件特征，进入步骤500。

在本步骤中，音频分段后，对每段做DWT变换，将得到的低频系数转换成矩阵做SVD，其中最大奇异值的整数部分奇偶性产生一维序列。

步骤500：将提取的当前多媒体文件的文件特征与水印密文进行异或处理，获取并存储该多媒体文件的零水印。

在本步骤中，水印图像的加密，将水印图像经过加密后生成水印密文。

从上述描述可知，本实施例中的标识方法在不修改原始多媒体数据的基础上，实现了对多类型的多媒体文件的加密标识，保证了表示过程的适用性及全面性。

本发明实施例二提供了上述标识方法中步骤200的一种具体实施方式。参见图2，该步骤200具体包括如下步骤：

步骤201：删除视频文件中的重复或冗余的帧。

步骤202：以视频文件的各帧之间的最小相似度为选取标准，根据像素帧平均法获取视频文件中的关键帧，得到待标识的图像文件。

从上述描述可知，本实施例中的标识方法，通过对视频文件进行预处理，得到关键帧图像，使得视频文件可靠且准确的以图像的形式能进入后续处理。

本发明实施例三提供了上述标识方法中步骤300的一种具体实施方式。参见图3，该步骤300具体包括如下步骤：

步骤301：对图像文件像按照亮度进行分块理，得到各图像分块。

步骤302：将各图像分块进行二维DCT变换，得到各图像分块的DC系数。

步骤303：对各图像分块的DC系数经Arnold映射进行置乱操作，再进行一维DCT变换，得到图像文件的AC系数。

步骤304：根据AC系数提取图像文件的文件特征值，进入步骤500。

从上述描述可知，本实施例中的标识方法实现了对图像文件的稳定特征提取，使得图像文件得以根据后续处理获取其对应的零水印。

本发明实施例四提供了上述标识方法中步骤400的一种具体实施方式。参见图4，该步骤,400具体包括如下步骤：

步骤401：对音频文件进行分段，得到音频分段。

步骤402：根据计算得到各音频分段的短时能量和过零率，筛选出短时能量高于平均值、及过零率低于阈值的音频分段。

步骤403：采用小波基函数对筛选出的音频分段进行三层小波变换，得到音频分段的低频系数。

步骤404：将音频分段的低频系数转换成矩阵，并对矩阵进行奇异值分解。

步骤405：根据分解后的矩阵中的最大奇异值的整数部分的奇偶性生成一维序列，得到音频文件的文件特征，进入步骤500。

从上述描述可知，本实施例中的标识方法实现了对音频文件的稳定特征提取，使得音频文件得以根据后续处理获取其对应的零水印。

本发明实施例五提供了上述标识方法中步骤500的一种具体实施方式。参见图5，该步骤500具体包括如下步骤：

步骤501：对水印图像进行加密，并根据加密后的水印图像生成水印密文。

在本步骤中，步骤501还具体包括下述内容：

步骤501-a：将带嵌入的二值水印图像扫描为一维二值序列，再对一维二值序列进行扩频处理。

步骤501-b：根据Logistic映射生成二值混沌序列，完成对水印图像的加密处理。

步骤501-c：将二值混沌序列同扩频后的序列进行异或处理，得到水印密文。

步骤502：将提取的当前多媒体文件的文件特征与水印密文进行异或处理，获取该多媒体文件的零水印。

步骤503：将当前多媒体文件的零水印注册到第三方知识产权信息数据库中，其中，第三方知识产权信息数据库用于存储多媒体文件的零水印、查询及提取各多媒体文件的零水印。

从上述描述可知，本实施例中的标识方法实现了对水印图像加密及将水印图像经过加密后生成水印密文；及水印密文同AC系数提取出的特征值或SVD后的特征值进行异或处理，形成零水印，得到多媒体文件的零水印。

本发明实施例六提供了上述标识方法中步骤500后的步骤600的一种具体实施方式。参见图6，该步骤600具体包括如下步骤：

步骤601：当有待判定多媒体文件的版权待判定时，提取待判定多媒体文件的作品特征量。

步骤602：将用于比较的原作者的标识信息与作品特征量以预先规定的算法方式进行结合，得到一个新的水印信息。

步骤603：比较新的水印信息与在第三方知识产权信息数据库中提取水印信息的相似性；若相似性小于预设的相似最小值，则认定为待判定多媒体文件为未注册过的多媒体文件；反之，则确认待判定多媒体文件为是原作者的作品。

从上述描述可知，本实施例中的标识方法实现了对数字载体作品的版权判定。

为更进一步的说明本方法，本发明还提供了上述标识方法的一种具体应用实例。该具体应用实例具体包括如下内容：

数字水印技术：数字水印技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。

零水印技术：目前的水印方法一般可分为两类频域水印算法和空域水印算法。这些嵌入水印的方法无论多么鲁棒，都或多或少地对被嵌入载体的空域信息或频域信息做了一定的修改。为了不让人发觉人为修改的痕迹，有的方法采用了人类视觉系统的视觉掩膜特性或人类听觉系统听觉掩膜特性，来减少被修改的量，对于某些不能被修改的敏感数据，如医学上的一些病理应用以及军事的高科技合作上的一些应用，这类以修改被嵌入载体的版权认证方法显然是行不通的。我们称不修改任何原始载体信息的水印为“零水印”。零水印技术首先把表征图像特征的某种信息通过某种特定的算法提取出来，然后以某种规定的方式将作者的标识信息与该信息结合，形成一个注册的水印信息，最后将该水印信息注册到第三方的知识产权信息数据库中。由于零水印方案中的数字水印是注册到第三方的数字水印信息数据库中，而不是嵌入到数字媒体中，因此也就不存在数字媒体质量下降或水印量受限制等问题。当有数字载体作品需要作版权判定时，首先通过一定的算法方式提取待检测作品的特征量，然后将原作者的标识信息与提取出的作品特征量以原规定算法方式结合，得到一个新的水印信息，判断这个水印信息与第三方知识产权信息数据库中注册的水印信息的相似性，如果相似性极小，则认为待检测作品不是原注册过的作品，反之认为是原作者的作品。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种新型多媒体版权保护方法及系统，包括：

步骤1判断所要进行水印加密的数据是视频、图像还是音频。如果是视频，转至步骤2；若是图像，转至步骤3；若是音频，转至步骤4。

步骤2视频中关键帧的提取，用于提取视频中的关键帧，以帧之间的相似度作为衡量依据，每次寻找关键帧都保证各关键帧之间具有最小相似度，以使关键帧带有最大信息量。在这里使用了像素帧平均法来提取视频中的关键帧。

步骤3关键帧图像的处理，用于对视频中的关键帧分块，并进行二维DCT变换，提取每一块的DC系数进行一维DCT变换。

步骤4音频分段后，对每段做DWT变换，将得到的低频系数转换成矩阵做SVD，其中最大奇异值的整数部分奇偶性产生一维序列。

步骤5水印图像的加密，将水印图像经过加密后生成水印密文。

步骤6零水印的构造，将水印密文同步骤3或步骤4中提取出的特征值进行异或处理，形成零水印，注册到IPR数据库中。

按照本发明所提供的一种新型多媒体版权保护方法及系统，步骤1中的具体方法为：

判断所要进行水印加密的数据是视频、图像还是音频。如果是视频，转至步骤2；若是图像，转至步骤3；若是音频，转至步骤4。

步骤2中的具体方法为：

提取关键帧的目的有两个方面：(1)静态表示视频节目的主题和主要内容，而不是动态的细节。(2)从关键帧中提取颜色、纹理和形状特征，以作为视频摘要和数据库索引的数据源，而不需要对每个画面都重复。因此，关键帧应该具有代表性，不仅应代表主题方面的特征，还应该视特征的不同而不同。因此，在代表特征不具体的情况一下，一般去掉重复(或冗余)帧。当选取多幅关键帧时，用于关键帧选取的准则是优先考虑关键帧之间的不相似性，即以帧之间相似度作为衡量依据，每次寻找关键帧都保证各关键帧之间具有最小相似度，以使关键帧带有最大信息量。这里使用的像素帧平均法是取一视频段中所有帧的某位置上的像素值求其平均来作为比较的标准，将视频段中此位置像素值最为接近平均值的帧，作为该视频段的关键帧。

步骤3中的具体方法为：

对于步骤1中提取出的关键帧或输入系统的图像数据按照亮度进行8*8的分块，对每个宏块进行8*8的二维DCT变换，得出DC系数，对DC系数进行Arnold映射达到置乱操作的效果，再进行1*4的一维DCT变换，得到AC系数。用AC系数提取特征值。

步骤4中的具体方法为：

提取音频信号的重要特征，首先需将原始音频信号分段，计算每段音频信号的短时能量和过零率，选取短时能量高于平均值和过零率低于阈值的音频段采用小波基进行三层小波变换，再将每段的低频系数转换成矩阵进行SVD，判断每个音频段的最大奇异值的证书部分的奇偶性，由此产生一维序列。

步骤5中的具体方法为：

将带嵌入的二值水印图像扫描为一维二值序列，再对此序列进行扩频处理；利用Logistic映射生成二值混沌序列；将混沌序列同水印扩频后的序列进行异或，得到水印密文。

步骤6中的具体方法为：

将水印密文步骤3或步骤4中提取出的特征值进行异或处理，形成零水印，注册到IPR数据库中。

参见图7，首先判断所要进行水印加密的数据是视频、图像还是音频。若为视频则使用像素帧平均法提取该视频的关键帧，往后则当做图像数据来处理；若为图像，则进行二维DCT变换，提取每一块的DC系数进行一维DCT变换，得到DC系数，用Arnold置乱DC系数，将DC系数进行DCT变换得到AC系数，使用AC系数提取特征值；若为音频，则将音频分段后，对每段做DWT变换，将得到的低频系数转换成矩阵做SVD，其中最大奇异值的整数部分奇偶性产生一维序列。将二值水印图像进行扫面得到二值序列后进行扩频处理，同Logistic映射生成的二值混沌序列进行异或得到水印密文；最后将此水印密文同特征值进行异或处理生成零水印序列，将此零水印序列注册到IPR数据库中。

从上述描述可知，本具体应用实例融合了图像、音频、视频数据，而不是单单对其中一种数据类型进行版权的认证。并且其嵌入水印信息都是有意义的，进行版权认证的手段也不同于传统的认证方法，使用嵌入有意义水印信息的零数字水印算法可以不改变原作品的任何数据，具有良好的不可感知性。

为更进一步的说明本方案，本发明还提供了一种多媒体文件的标识系统的一种具体实施方式。参见图8，该标识系统具体包括如下内容：

多媒体文件类型判断模块10，用于判断当前待标识的多媒体文件的类型；若当前待标识的多媒体文件为视频文件，则将视频文件发送至视频特征获取模块，若当前待标识的多媒体文件为图片文件，则将视频文件发送至图像特征获取模块，若当前待标识的多媒体文件为音频文件，则将视频文件发送至音频特征获取模块。

视频特征获取模块20，用于提取视频文件的关键帧，得到待标识的图像文件。

图像特征获取模块30，用于对图像文件进行二维DCT变换，提取图像文件的文件特征，并将文件特征发送至零水印获取模块。

音频特征获取模块40，用于对音频文件进行DWT变换，提取音频文件的文件特征，并将文件特征发送至零水印获取模块。

零水印获取模块50，用于将提取的当前多媒体文件的文件特征与水印密文进行异或处理，获取并存储该多媒体文件的零水印。

零水印获取模块50中包括下述内容：

水印图像加密单元，用于对水印图像进行加密，并根据加密后的水印图像生成水印密文。

零水印获取单元，用于将提取的当前多媒体文件的文件特征与水印密文进行异或处理，获取该多媒体文件的零水印。

零水印注册及存储单元，用于将当前多媒体文件的零水印注册到第三方知识产权信息数据库中，其中，第三方知识产权信息数据库用于存储多媒体文件的零水印、查询及提取各多媒体文件的零水印。

版权待判定模块60，用于当有待判定多媒体文件的版权待判定时，提取待判定多媒体文件的作品特征量；将用于比较的原作者的标识信息与作品特征量以预先规定的算法方式进行结合，得到一个新的水印信息；比较新的水印信息与在第三方知识产权信息数据库中提取水印信息的相似性，若相似性小于预设的相似最小值，则认定为待判定多媒体文件为未注册过的多媒体文件，反之，则确认待判定多媒体文件为是原作者的作品。

从上述描述可知，该系统实现了在不修改原始多媒体数据的基础上，系统可以处理三种存在形式不同的多媒体数据，并将其进行水印加密；其所产生的视频、音频、图像水印均可以克服常见的压缩和几何攻击。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。