云計算環(huán)境中數(shù)字視頻版權(quán)保護(hù)方案的建設(shè)

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1、云計算環(huán)境中數(shù)字視頻版權(quán)保護(hù)方案的建設(shè) 1引言 　　云計算時代，數(shù)字視頻具有傳播速度快、覆蓋范圍廣、盜版成本低等特點，這都對數(shù)字視頻版權(quán)形成了巨大的挑戰(zhàn)。在云計算環(huán)境下，點對點的傳播，終端與終端的傳播，都會形成新的侵權(quán)盜版方式，侵權(quán)越來越多元化。而數(shù)字視頻作為靜止圖像序列，除了增加幀平均、幀裁減和幀交換等攻擊方法之外，還存在動態(tài)編解碼的過程，這都使數(shù)字視頻版權(quán)保護(hù)更為復(fù)雜。而數(shù)字水印技術(shù)能夠?qū)⒆髡叩膭?chuàng)作信息和個人標(biāo)志通過數(shù)字水印系統(tǒng)以人所不可感知的水印形式嵌入到數(shù)字視頻中，成為數(shù)字視頻版權(quán)保護(hù)的有效手段。本文分析了云計算環(huán)境中數(shù)字視頻水印的實施方案，著重討論了在云計算環(huán)境下如何快速有效地完

2、成數(shù)字視頻水印的嵌入和提取過程。 　　2MPEG_4視頻水印技術(shù)研究 　　MPEG_4是一套用于音頻、視頻信息的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。MPEG_4格式應(yīng)用范圍廣泛，除了包含MPEG系統(tǒng)所具有的隨機(jī)存取、快速搜索、逆向播放、編輯功能、編碼與譯碼延時、視聽同步、容錯性外，更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性，能夠在壓縮域?qū)崿F(xiàn)比特流的操作、編輯和可伸縮性，具有更高的編碼壓縮率和靈活多樣的存取模式。 　　視頻水印針對數(shù)字視頻載體的主觀和客觀的時間冗余和空間冗余加入信息，達(dá)到既不影響視頻質(zhì)量，又能用于版權(quán)保護(hù)和內(nèi)容完整性檢驗的目的。視頻水印具有安全性、魯棒性、不可感知性、實時處理性、隨機(jī)檢測性、盲檢性，同時

3、要與視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，考慮水印容量。 　　結(jié)合MPEG編碼設(shè)計水印的嵌入是視頻數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展的一大趨勢。目前視頻水印的嵌入與提取方案分為三種。 　?。?）前置嵌入方案：將水印信息直接嵌入到原始圖像序列中，形成含水印的原始視頻信息，然后進(jìn)行視頻壓縮編碼。其水印嵌入的方法比較多。但會增加視頻碼流的數(shù)據(jù)比特率，經(jīng)MPEG壓縮后可能會丟失水印，降低視頻質(zhì)量。 　?。?）內(nèi)置嵌入方案：將嵌入過程引入到視頻編碼器中，與之結(jié)合而形成整體算法，將水印嵌入到編碼階段DCT域中的量化系數(shù)或運(yùn)動矢量中。由于水印僅嵌入在DCT系數(shù)或運(yùn)動矢量中，不會增加視頻流的數(shù)據(jù)比特率，也更容易設(shè)計出抵抗多種攻擊的水印。但

4、會增加水印算法的局限性，可能對視頻信號質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。 　?。?）后置嵌入方案：將水印信息嵌入到壓縮碼流中，由于不需要解碼和再編碼過程，水印嵌入不會造成視頻質(zhì)量的下降，同時計算復(fù)雜度低，但限定了嵌入水印的數(shù)據(jù)量的大小。 　　3云計算環(huán)境中視頻水印方案 　　云計算把IT資源、數(shù)據(jù)、應(yīng)用作為一種服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)提供給用戶。云計算可以認(rèn)為包括幾個層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IAAS）、平臺即服務(wù)（PAAS）和軟件即服務(wù)（SAAS）。在云計算環(huán)境中，數(shù)字視頻作為一種靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲，云端數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、可靠性以及隱私保護(hù)等是用戶對于存儲數(shù)據(jù)關(guān)注的核心安全問題，也是云存儲安全技術(shù)的研究重點。目前

5、，對靜態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)主要基于密碼學(xué)技術(shù)實現(xiàn)。另外，通過云計算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息。 　　在云計算環(huán)境中，為了改進(jìn)現(xiàn)有數(shù)字版權(quán)保護(hù)模式中存在的問題，可以采用云計算虛擬應(yīng)用技術(shù)，將數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)解析和內(nèi)容呈現(xiàn)三個過程完全分開。云計算環(huán)境中視頻水印方案正式借助于虛擬技術(shù)實現(xiàn)在數(shù)字視頻存儲的過程中完成水印的載入和提取。 　　4一種基于MPEG_4的視頻數(shù)字水印算法 　　根據(jù)云計算環(huán)境的特點和MPEG_4視頻壓縮的原理提出一種基于MPEG_4的視頻數(shù)字水印算法。 　　在云計算環(huán)境下，為了提高視頻存儲速率，要求水印的嵌入具有較高的效率，本算法采用基于幀的編

6、碼方法，將水印信息嵌入到I幀（標(biāo)準(zhǔn)的矩形幀）的DCT變換后的DCT系數(shù)中。其算法描述如圖1所示。 　　水印預(yù)處理通過對所選擇的水印信息進(jìn)行置亂處理達(dá)到非法攻擊者無法破譯圖像內(nèi)容的目的，從而提高本算法的魯棒性。預(yù)處理后生成水印信息W（i）。Wi代表第i位水印信息位，i的初始值取0。 　　水印提取與檢測過程是水印嵌入過程的逆過程，主要針對I幀中的DC系數(shù)進(jìn)行。其算法描述如圖2所示。 　　其中，若DC系數(shù)最低位為1，則對應(yīng)W（i）為1;若DC系數(shù)最低位為0，則對應(yīng)W（i）為0，形成水印信息序列。對提取出來的水印信息序列進(jìn)行逆置亂，生成水印圖像并進(jìn)行對比。 　　本算法在水印的嵌入和提取的過程中

7、僅需要判斷每個幀的類型，并針對視頻的I幀進(jìn)行處理，雖然計算過程需要時間，但處于云計算環(huán)境中能夠保證水印系統(tǒng)的實時性。 　　5結(jié)束語 　　本算法通過處理視頻中的I幀，在不需要完全解碼的情況下大大減少了運(yùn)算的復(fù)雜度，提高了算法性能。而在量化后的DCT系數(shù)中借鑒了LSB算法的思想，在保證不可感知性的前提下很難去除，從而具有較好的魯棒性。 　　參考文獻(xiàn) 　　【1】 鐘玉琢，王琪，賀玉文.基于對象的多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG_4及其校驗?zāi)Ｐ?北京：科學(xué)出版社，2000. 　　【2】 謝建全，陽春華.視頻數(shù)字水印技術(shù)研究綜述.湖南財經(jīng)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2006，22（102）：96-99. 　　【3】 Mell P and Grance T. The NIST Definition of Cloud Computing. http：//c src. ni st. gov/groups/SNS/cloud-computing/cloud-def-v 15.doc， 2010-02-11. 　　【4】 劉益凡，周 昕，王濤.數(shù)字版權(quán)保護(hù)的云計算解決方案.科技與出版，2013（2）：76-78. 　　基金項目： 　　唐山市科技計劃項目（13110203a）。