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云计算环境中数字视频版权保护方案研究

云计算时代对数字视频版权保护提出了新的要求，除了具

有安全性、鲁棒性、不可感知性、实时处理性、随机检测性和盲

检性，同时还要与视频编码标准相结合，考虑水印容量。通过分

析云计算环境中数字视频版权保护的特点，有针对性的阐述了一

种基于MPEG_4的视频数字水印的嵌入、提取和检测算法。经

实验证明：该算法具有很好的鲁棒性。

云计算;数字视频;数字水印;版权保护

1、引言

云计算时代，数字视频具有传播速度快、覆盖范围广、盗

版成本低等特点，这都对数字视频版权形成了巨大的挑战。在云

计算环境下，点对点的传播，终端与终端的传播，都会形成新的

侵权盗版方式，侵权越来越多元化。而数字视频作为静止图像序

列，除了增加帧平均、帧裁减和帧交换等攻击方法之外，还存在

动态编解码的过程，这都使数字视频版权保护更为复杂。而数字

水印技术能够将作者的创作信息和个人标志通过数字水印系统

以人所不可感知的水印形式嵌入到数字视频中，成为数字视频版

权保护的有效手段。本文分析了云计算环境中数字视频水印的实

施方案，着重讨论了在云计算环境下如何快速有效地完成数字视

频水印的嵌入和提取过程。

2、MPEG_4视频水印技术研究

MPEG_4是一套用于音频、视频信息的压缩编码标准。

MPEG_4格式应用范围广泛，除了包含MPEG系统所具有的随

机存取、快速有哪些信誉好的足球投注网站、逆向播放、编辑功能、编码与译码延时、视

听同步、容错性外，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性，能

够在压缩域实现比特流的操作、编辑和可伸缩性，具有更高的编

码压缩率和灵活多样的存取模式。

视频水印针对数字视频载体的主观和客观的时间冗余和空

间冗余加入信息，达到既不影响视频质量，又能用于版权保护和

内容完整性检验的目的。视频水印具有安全性、鲁棒性、不可感

知性、实时处理性、随机检测性、盲检性，同时要与视频编码标

准相结合，考虑水印容量。

结合MPEG编码设计水印的嵌入是视频数字水印技术发展

的一大趋势。目前视频水印的嵌入与提取方案分为三种。

（1）前置嵌入方案：将水印信息直接嵌入到原始图像序列

中，形成含水印的原始视频信息，然后进行视频压缩编码。其水

印嵌入的方法比较多。但会增加视频码流的数据比特率，经

MPEG压缩后可能会丢失水印，降低视频质量。

（2）内置嵌入方案：将嵌入过程引入到视频编码器中，与

之结合而形成整体算法，将水印嵌入到编码阶段DCT域中的量

化系数或运动矢量中。由于水印仅嵌入在DCT系数或运动矢量

中，不会增加视频流的数据比特率，也更容易设计出抵抗多种攻

击的水印。但会增加水印算法的局限性，可能对视频信号质量产

生不良影响。

（3）后置嵌入方案：将水印信息嵌入到压缩码流中，由于

不需要解码和再编码过程，水印嵌入不会造成视频质量的下降，

同时计算复杂度低，但限定了嵌入水印的数据量的大小。

3、云计算环境中视频水印方案

云计算把IT资源、数据、应用作为一种服务，通过网络提

供给用户。云计算可以认为包括几个层次的服务：基础设施即服

务（IAAS）、平台即服务（PAAS）和软件即服务（SAAS）。在

云计算环境中，数字视频作为一种静态数据存储，云端数据的机

密性、完整性、可靠性以及隐私保护等是用户对于存储数据关注

的核心安全问题，也是云存储安全技术的研究重点。目前，对静

态数据的保护主要基于密码学技术实现。另外，通过云计算技术，

网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信

息。

在云计算环境中，为了改进现有数字版权保护模式中存在

的问题，可以采用云计算虚拟应用技术，将数据保存、数据解析

和内容呈现三个过程完全分开。云计算环境中视频水印方案正式

借助于虚拟技术实现在数字视频存储的过程中完成水印的载入

和提取。

4、一种基于MPEG_4的视频数字水印算法

根据云计算环境的特点和MPEG_4视频压缩的原理提出一

种基于MPEG_4的视频数字水印算法。

在云计算环境下，为了提高视频存储速率，要求水印的嵌

入具有较高的