一种流媒体数字水印系统技术方案

本发明专利技术公开了属于流媒体处理技术领域的一种流媒体数字水印系统，包括数字水印的嵌入装置和提取装置，以及与流媒体传输相关的服务器配置。本发明专利技术提供在流媒体应用中服务器端的视频编码过程中加入数字水印信息，并且在客户端获得包括嵌有数字水印信息的视频码流，对其进行解码的同时，完成数字水印信息的校验和提取，最后使用解码得到的视频数据完成视频播放。在数字水印信息的嵌入过程中，实时地与视频数据的压缩编码相结合，在编码器完成编码的过程中将数字水印嵌入。因此，系统在实际操作时可以根据需要实时地改变数字水印信息，但无需重新制作视频文件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于流媒体处理
，特别涉及一种流媒体数字水印系统。
技术介绍
近年来，多媒体音视频应用发展迅速，涌现出许多热门应用，比如信息隐藏与传输，P2P网络电视视频点播(VOD)，数字版权保护等。这些应用都涉及到 了大量丰富的信息。如何管理这些信息，如何保护一些重要的甚至是秘密的信息， 成为了信息安全的一个热门研究。当前的密码算法时间和空间要求都非常高，基 本不能满足信息量巨大的媒体信息的保密要求，显出了诸多局限性。现在部分流媒体应用中考虑了对基于版权的安全问题，其中少部分使用了数 字水印技术。但它们都是在制作流媒体文件的过程中将数字水印嵌入至文件中， 然后交给流媒体服务器进行存储和转发。它不能根据需要实时地改变水印信息内 容，可操作的灵活性受到很大限制
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种流媒体数字水印系统，为实现上述目的本专利技术釆用 的技术方案如下一种流媒体数字水印系统，包括一个服务器端和至少一个客户端，所述服务器端完成视频数据的实时采集，视频数据的压縮编码，视频数据的 存储与转发，以及处理普通用户的连接与点播请求；所述客户端完成与服务器端的连接，视频数据的传输，视频数据的解码播放， 以及此过程中水印信息的提取和校验。所述服务器端的组成包括1) 一个视频数据釆集模块，所述视频数据采集模块完成视频数据的捕捉和 缓存；2) —个视频数据编码模块，所述视频数据编码模块完成对捕捉到的原始图 像数据进行压縮编码；3) —个数字水印信息嵌入模块，所述模块读入设置好的数字水印信息，并 按一定算法嵌入至所述视频数据编码模块编码得到的码流中；4) 一个流媒体服务器，所述流媒体服务器处理用户连接，并完成视频数据的存储和转发。所述客户端的组成包括1) 一个网络连接模块，所述网络连接模块负责与流媒体服务器进行连接， 接收流媒体服务器发送的视频数据；2) —个数字水印信息提取模块，所述数字水印信息提取模块与所述视频数 据解码模块配合工作，完成数字水印信息的提取和校验；3) —个视频数据解码模块，所述视频数据解码模块完成对网络传送来的视 频数据进行解码；4) 一个视频播放模块，所述视频播放模块能够将所述视频数据解码模块解 码得到的视频数据还原成图像数据并在屏幕上进行播放。所述视频数据采集模块从摄像头中捕捉动态实时数据，保存成原始的图像格 式，并对原始的图像数据进行简单编码，将保存后的YUV格式的图像数据进行 缓存。所述视频数据编码模块包括几个MPEG4视频编码器，所述视频编码器对所 有缓存的图像数据，完成从YUV图像至MPEG4格式视频数据的压縮编码。所 述视频编码器处理缓冲区里的连续图像序列，并每一帧图像序列自适应地使用最合适的编码方式对其进行编码。所述数字水印信息嵌入模块支持三种数字水印嵌入模式1) 直接在数字摄像头采集到的图像数据里嵌入数字水印；2) 在视频编码器的编码过程中离散余弦变换(DCT)之前嵌入数字水印；3) 在视频编码器的编码过程中离散余弦变换(DCT)之后嵌入数字水印，也可以认为是直接在编码完成的码流中进行嵌入。所述流媒体服务器包括一个媒体库，其设置在专用的流媒体服务器上，完成视频数据的分类存储。其中可存储的内容包括编码完成的MPEG4格式视频文件， 或者编码完成的MPEG4格式的视频流。所述流媒体服务器可接受用户的连接请求，正确识别用户的媒体访问指令， 从媒体库中读取相应的视频文件或者视频流，按媒体访问的通用协议格式，通过网络发送给用户主机。所述网络连接模块使用媒体访问的通用协议，向服务器端发送连接请求，连 接成功后接收相应的视频数据，并在客户端主机上进行重组和缓存。所述数字水印信息提取模块，分析网络连接模块从流媒体服务器接收到的 MPEG4视频数据包，判断其中是否包含数字水印信息并完成相应的处理，输出 经过处理的MPEG4视频数据。所述视频数据解码模块将所述数字水印信息提取模块处理完的视频数据解 码输出为YUV图像序列到视频播放模块进行播放。所述视频数据编码模块的MPEG4视频编码器支持的MPEG4视频编码格式 标准包括ffmpeg， Divx， Xvid等几种。所述视频数据编码模块的视频编码器对图像序列进行编码时，对于其中与之 前帧内容变化剧烈的图像帧，编码器将其编码为I帧；对于与之前帧变化较小的图像帧，编码器将其编码为P帧或者B帧。所述数字水印信息嵌入模块为可选模块，当应用中需要进行版权保护或者需 要在传输流中嵌入相应的秘密信息时，该模块可为传输流添加相应的水印信息。 该模块分析编码器得到的码流数据，在其缓冲区内找到视频编码产生的冗余部 分，选择其中的部分冗余缓冲区作为水印信息的嵌入位置。该模块使用了有效的 数字水印算法，读入长度有严格限制的水印信息，对其进行简单的变换，然后按 一定算法嵌入至视频码流缓冲区中经过选择的冗余位置。在完成了水印信息的嵌入之后，该模块将修改后的MPEG4视频数据重新整合，使其的有效数据长度与 缓冲区总长度保持正确的值。该模块将嵌入水印信息之后的视频数据发送至流媒 体服务器，用于存储和网络传输。所述数字水印信息提取模块分析预先设置好的标志位是否已经被置好，如果 发现了标志位，说明有水印信息存在，则继续提取水印；如果没有标志位，说明 该数据包不含水印信息，那么直接交给解码器解码。其分析标志位的时候需要判 断几个的标志位是否同时存在且标志位上的值是否正确，只有完全符合算法要求 的值才会被认为包含水印信息。当确定水印信息存在时，按照水印算法从数据包 相应的冗余区域提取出水印信息。所述视频数据解码模块对于一个完整的数据包，对其进行分析和解码，根据 数据包的大小最终可以拆分成一个至若干视频帧。该模块分析每一个完整的视频 帧，通过与缓冲区里的前一帧数据相比较判断当前分析帧的类型。其中，如果帧 类型为I帧，则单独解码；如果为P帧或者B帧，则需要结合前一帧或者前后若 干帧再解码。该模块解码输出的YUV图像帧序列将送至视频播放模块进行播放。本专利技术提出了一种流媒体数字水印系统，实现了在流媒体传输中完成秘密信 息的传输。系统使用了愈发重要的数字水印技术，基于client/server的模式，使 用主流的MPEG4编码器，完成了视频数据的釆集、压缩，水印信息的嵌入和提取。本专利技术的重点在于数字水印信息的嵌入过程是实时地与视频数据的压縮编码 相结合，在编码器完成编码的过程中将数字水印嵌入。因此，系统在实际操作时 可以根据需要实时地改变数字水印信息，但无需重新制作视频文件。本专利技术基于 普通的流媒体网络应用，通过水印信息实现了流媒体信息的访问，以及访问过程 中的版权保护和鉴别。 附图说明图1为整个实时流媒体数字水印系统的框架图2为服务器端的基本构架；图3为服务器端水印操作模块的基本流程；图4为服务器端流媒体服务器模块的结构和功能图5为客户端的基本构架；图6为客户端网络连接模块的基本功能与流程； 图7为客户端提取数字水印的基本流程。 具体实施例方式为了实现本项专利技术的内容，下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行具体的 描述。包括1、本专利技术的流媒体数字水印系统的结构图如图1所示。其中，本专利技术所用系统采用了经典的Client/Server结构。本专利技术所设计的系 统和软件需要部署在至少两台计算机上得以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流媒体数字水印系统，其特征在于，包括一个服务器端和至少一个客户端，　　　　所述服务器端完成视频数据的实时采集，视频数据的压缩编码，视频数据的存储与转发，以及处理普通用户的连接与点播请求；　　　　所述客户端完成与服务器端的连接，视频数据的传输，视频数据的解码播放，以及此过程中水印信息的提取和校验。

【技术特征摘要】
1.一种流媒体数字水印系统，其特征在于，包括一个服务器端和至少一个客户端，所述服务器端完成视频数据的实时采集，视频数据的压缩编码，视频数据的存储与转发，以及处理普通用户的连接与点播请求；所述客户端完成与服务器端的连接，视频数据的传输，视频数据的解码播放，以及此过程中水印信息的提取和校验。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器端的组成包括1) 一个视频数据采集模块，所述视频数据采集模块完成视频数据的捕捉和缓存；2) —个视频数据编码模块，所述视频数据编码模块完成对捕捉到的原始图 像数据进行压縮编码；3) —个数字水印信息嵌入模块，所述模块读入设置好的数字水印信息，并 按一定算法嵌入至所述视频数据编码模块编码得到的码流中；4) 一个流媒体服务器，所述流媒体服务器处理用户连接，并完成视频数据 的存储和转发。3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述视频数据采集模块从摄 像头中捕捉动态实时数据，保存成原始的图像格式，并对原始的图像数据进行简 单编码，将保存后的YUV格式的图像数据进行缓存。4. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述视频数据编码模块包括 几个MPEG4视频编码器，所述视频编码器对所有缓存的图像数据，完成从YUV 图像至MPEG4格式视频数据的压縮编码。所述视频编码器处理缓冲区里的连续 图像序列，并每一帧图像序列自适应地使用最合适的编码方式对其进行编码。5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述MPEG4视频编码器支持 的MPEG4视频编码格式标准包括ffmpeg， Divx及Xvid。6. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数字水印信息嵌入模块 支持三种数字水印嵌入模式1) 直接在数字摄像头采集到的图像数据里嵌入数字水印；2) 在视频编码器的编码过程中离散余弦变换(DCT)之前嵌入数字水印；3) 在视频...

【专利技术属性】
技术研发人员：王道顺，张靖，王思亮，朱灵，董琳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]