CN101242516A - 在多媒体广播中用于保护多媒体预览的编码、保护和恢复多媒体数据的方法,相应的编码、保护和接收设备 - Google Patents
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Abstract
一种多媒体数据的编码和保护方法，关联安全多媒体流与原始媒体数据，所述方法包括以下步骤：－将媒体数据分割成至少两个部分；－至少在所述第一部分中嵌入水印，称为加水印部分；－至少对所述第二部分加密，称为加密部分；－在安全多媒体流中多路复用加水印部分和加密部分。在接收端，合法用户在解密的同时将指纹嵌入加密部分。在检测中，可以从水印部分中提取所有权信息，从加密部分中提取用户信息。这一信息可以被用于确认所有权和追踪非法分发者。
Description
交叉参考的相关申请：无
技术领域
本发明涉及到安全的多媒体预览方法和设备，可用于诸如图像，文本，视听数据等多媒体数据的广播或多点广播。主要应用于所谓的“数字版权系统”(DRM)，能够加指纹并跟踪多媒体数据及其拷贝。
本发明特别应用于在视频源或视频分发拷贝(电影等等)中以指纹的形式嵌入一种不易察觉的识别标记，用来劝阻用户，如电影院、专业视频编辑者(包括新闻、广告、艺术等视频编辑)等等未经授权拷贝或分发视频。在拷贝被非法使用或分发时，可以用嵌入的指纹识别分发者以禁止这种违法行为。
按照本发明的方法和设备允许所有接收机按照低质量预览媒体数据，也称作受限媒体，如果是授权的接收机，就能按高质量恢复完整的解码媒体数据。
本发明可应用于电视节目预览或分发，视频点播(VOD)预览系统等等。
背景技术
目前已提出了多种允许多媒体预览的算法。
多媒体预览允许消费者有条件地观看多媒体。如果消费者对多媒体数据有兴趣，就可以付费索取完整内容。
第一种公知方法是为消费者提供短时间和/或小尺寸的媒体拷贝。例如是A.Tayebi和A.K.Mithal，在“Method for allowing a customer to preview，acquire and/or pay for information and a system therefore”(US2003/0163724)中所述。例如是仅仅允许消费者观看几分钟电影或是在小窗口内观看。如果消费者对电影有兴趣，他必须付费。
P.Michael在“System to synchronize and access broadcast information”(US2006/026640)中也披露了一种在购买广播制品之前为消费者预览提供节目说明和摘录的方法。
第二种公知方法是为消费者提供完整的媒体拷贝，在前面有部分掩饰。这种方法通过记录一些媒体内容来提供媒体预览服务。在恢复的多媒体数据前面添加商标名称或警告标签，以便隐藏一部分多媒体数据。
尽管这种公知方法能为图像和视听等等提供有效的多媒体预览，仍然存在若干缺点。
首先，第一种公知方法需要在预览过程中按小尺寸或短时间(即采用低质量)发送多媒体数据，然后在消费者成为合法消费者时再发送完整内容(即采用高质量)。
因此，第一种方法要耗费时间和带宽，因为它需要发送低质量的多媒体数据和高质量的多媒体数据。
关于第二种公知方法，要注意到采用的掩饰(警告标签，商标名称)并非总是可逆的。因此，原始内容的质量有可能受到不可逆的损伤。
另外，无论是第一还是第二种公知方法，如果不同的消费者接收同一拷贝，媒体数据的恢复并不可靠。
例如，第二种方法没有用任何加密算法，这样传输是不安全的。另外，在消除掩饰之后没有嵌入消费者身份，也就无法追踪媒体数据的非法分发。
因此，预览媒体数据的机密性和版权不能得到保护。此处所说的“机密性”是指传输过程中对内容的保护，仅有合法消费者能够获得高质量的媒体数据，而“版权”的保护包括所有权保护和窃贼追踪，例如是能够追踪再分发的媒体数据。
发明概述
为此提出了一种在多媒体广播中用于安全预览的技术。按照这种技术，在按照低级拷贝发送供自由预览之前对多媒体加密，在接收后将所有权和指纹信息嵌入多媒体。这样，所有消费者都能按低质量预览多媒体数据，但是仅有为媒体付费的合法消费者才能按高质量恢复媒体。按照本发明，低质量媒体数据的所有权信息也可以受到保护，能够追踪向他人分发高质量媒体数据的消费者。
按照本发明的技术能够保护媒体提防未经授权的消费者，检测所有权，并且追踪非法分发。
为此提出了一种多媒体数据的编码和保护方法，关联安全多媒体流与原始媒体数据。
-按照本发明，所述方法包括以下步骤：
-将媒体数据分割成至少两个部分；
-至少在所述第一部分中嵌入水印，称为加水印部分；
-至少对所述第二部分加密，称为加密部分；
在安全多媒体流中多路复用加水印部分和加密部分。
此处的“多媒体”是指图像，音像，文本等类型的媒体数据。
多媒体数据在传输前被分割，对至少一部分加密，而至少有另一部分不加密但是加水印。这样就会因部分加密降低媒体质量，而所有权借助水印得到保护。
换句话说，按照本发明的方法是安全的，因为加密算法肯定是安全的，而媒体数据的版权能够得到保护，因为在预览之前在媒体数据中嵌入了例如是指示所有权的水印。
因此，仅有对应着安全多媒体流的一个加密数据流会通过广播或多点广播技术发送给所有接收机。
按照本发明的一个具体特征，分割步骤按照一种感觉明显标准提供至少两部分，至少包括最相关部分和次相关部分，对所述最相关部分执行嵌入步骤，而对所述次相关部分执行加密步骤。
结果，载有媒体中感觉明显部分的那部分媒体被加水印。媒体中的感觉明显部分决定了媒体的感觉特性，其变化往往会影响媒体的清晰度。
例如是对应着代表人物的图像的多媒体数据，图像中的感觉明显部分对应着空间域中的人物，或是在变换域(频域)的低频带中的系数。这些系数例如是DCT块中的DC系数，小波变换图像块中的LL带，或是FFT变换中对应着0-频率的振幅。
对媒体数据的次相关部分执行加密。例如是对媒体数据的主体部分加密。
主体部分不影响媒体的清晰度，但是影响其质量。之所以称其为“主体部分”是因为它是接受再压缩，降噪，滤波等操作的主体。
考虑前述的例子，图像中的主体部分对应着空间域中人物与背景之间的边沿，或是对应着变换域(频域)的中频带中的系数。这些系数例如是一个DCT块中的一组第一AC系数，小波变换图像块中的HL或LH带，或是FFT变换中对应着若干最低频(0-频除外)的振幅。
值得注意的是，这种安全多媒体流是清晰且有些畸变的，可以直接预览。
因此，按照本发明的某些用途，例如是电视节目预览或分发或是VOD预览系统，消费者首先可以按低质量恢复预览媒体数据。换句话说，能够自由预览的加密媒体数据是低质量的。
如果消费者对媒体数据有兴趣，就可以为其付费。然后获取解密密钥，并且能将媒体数据恢复到其原始质量。换句话说，仅有合法消费者能够恢复高质量的媒体数据。
在接收机一端，各个合法消费者对媒体数据同时解密并加指纹而获得稍有不同的拷贝。在版权鉴定程序中，提取的水印例如是由能够用来确定所有权版追踪非法分发的所有权和消费者信息构成的。这些特性能有效保护媒体预览和分发。
按照本发明的一个实施例，分割步骤包括对媒体数执行可逆数学变换得到变换媒体数据的步骤，以及在所述部分中分配变换的媒体数据的步骤。
对此，感觉明显标准可以采用媒体数据的频率。
按照本发明的方法还包括压缩媒体数据的初级步骤。随后可以对压缩的媒体数据执行分割步骤。
按照本发明的另一特征，所述媒体包括一系列图像，而分割步骤在序列中的各个图像上执行嵌入和加密。
按照本发明的一个具体实施例，媒体数据被分割成三部分：
加水印部分，
加密部分，和
即未加密也没有水印的第三部分。
第三部分对应着媒体的剩余部分。它仅仅影响媒体的质量，不影响清晰度，并且不是受到再压缩，降噪，滤波等处理的主体。
-考虑前述例子，图像中代表人物的第三部分对应着空间域中图像的背景，或是变换域(频域)中高频带的系数。这些系数例如是DCT块中最后几个AC系数，小波变换图像块中的HH带，或是FFT变换中对应着若干最高频率的振幅。
按照本发明的另一方面还提供了一种关联安全多媒体流与原始媒体数据、对多媒体数据执行编码和保护的设备，该设备包括：
-将媒体数据分割成至少两部分的装置；
-至少在所述部分的第一部分即水印部分中嵌入水印的装置；
-至少为所述部分的第二部分即加密部分加密的装置；
-在安全多媒体流中多路复用水印部分和加密部分的装置。
这种编码和保护设备例如是一台向接收机提供内容的服务器。它执行本发明的多媒体数据编码和保护方法的某些或是所有功能。
本发明的另一实施例涉及到能够从通信网络上下载和/或预先存储在计算机可读介质上和/或能够由处理器执行的计算机程序产品，包括用来执行所述多媒体数据编码和保护方法的程序指令。
本发明还涉及到按照本发明的编码和保护方法的某些或所有上述特征编码并保护的一种安全多媒体流。
-本发明的另一方面涉及到在按照上述多媒体数据编码和保护方法进行保
护之前恢复预览媒体数据的一种方法。
恢复预览媒体数据的所述方法包括以下步骤：
-接收安全媒体数据流；
-将安全媒体数据多路分解成所述部分；
-根据所述水印部分产生预览媒体数据。
这样就能恢复并预览安全多媒体流。
然而，预览媒体数据的质量会下降，因为加密部分尚未解密。因此，预览多媒体数据的基础是水印部分，偶尔有媒体的其他部分，但不会是加密部分。
按照本发明的另一方面还提供了在按照上述多媒体数据编码和保护方法进行保护之前恢复预览媒体数据的一种设备。
按照本发明的所述恢复设备包括：
-用于接收安全多媒体流的装置；
-将安全媒体数据多路分解成所述部分的装置；
-根据所述加水印部分产生预览多媒体数据的装置。
这种恢复预览媒体数据设备例如是一台个人计算机，电视机，个人数字助理，移动电话等等。它执行按照本发明的媒体数据恢复预览方法的某些或所有功能。
本发明的另一实施例涉及到能够从通信网络上下载和/或预先存储在计算机可读介质上和/或能够由处理器执行的计算机程序产品，包括用来执行所述媒体数据恢复预览方法的程序指令。
本发明的另一方面涉及到一种在按照本上述多媒体数据编码和保护方法加以保护之前恢复解码的媒体数据的方法。
按照本发明，用于恢复解码的媒体数据的所述方法包括以下步骤：
-接收安全多媒体流；
-将安全多媒体流多路分解成所述部分；
-获得相应的解密密钥；
-对加密部分解密；
-至少根据所述水印部分和所述加密部分产生解码的多媒体数据。
可以用从编码和保护设备获得或是存储在接收设备上的解密密钥为加密部分解密，合法消费者能够按高质量完全恢复(或是观看)媒体数据。
解码的多媒体数据是基于所述水印部分，所述加密部分，偶尔是基于媒体的其他部分。
因此，仅仅是发送稍微加密的拷贝(即仅有对应着安全多媒体流的一个加密数据流被发送给所有接收机)，从中可以解密得到高质量的拷贝。与现有技术相比，这样能节省时间和占用的带宽。
按照一个具体实施例，所述解密步骤是同时执行解密和加指纹。
这样就能追踪制作解密视频流非法拷贝的窃贼，因为视频流是在解密的同时加指纹的。实际上可以用嵌入媒体数据的指纹追踪非法分发者。
特别是在解密步骤中可以嵌入预先编码的指纹。
按照本发明的另一特征，用于恢复解码的媒体数据的方法包括一个授权步骤，其中包括核对预先嵌入所述媒体数据的指纹的步骤。
特别是所述授权步骤包括核对从所述加水印部分提取的水印。嵌入安全媒体数据的加水印部分中的水印主要包括所有权信息，并且可以用来检验所有权。
本发明由此提供了一种基于水印和加密技术的易于实现的版权保护技术。
按照本发明的另一方面还提供了在按照上述多媒体数据编码和保护方法加以保护之前恢复解码的媒体数据的一种设备。
按照本发明所述的解码媒体数据恢复设备包括：
-用于接收安全多媒体流的装置；
-将安全媒体数据多路分解成所述部分的装置；
-获得相应的解密密钥的装置；
-对加密部分解密的装置；
至少根据所述加水印部分和所述加密部分产生解码的多媒体数据的装置。
这种恢复解码的媒体数据的设备例如是一台个人计算机，电视机，个人数字助理，移动电话等等。它执行按照本发明的解码媒体数据恢复方法的某些或所有功能。
本发明的另一实施例涉及到能够从通信网络上下载和/或预先存储在计算机可读介质上和/或能够由处理器执行的计算机程序产品，包括用来执行所述解码媒体数据恢复方法的程序指令。
本发明的其他特征和优点将在后文中参照附图，以非限定性方式例举一或多个实施例，在以下的描述中可以更清楚地体现出来。
附图说明
图1表示按照本发明的多媒体数据编码和保护方法的主要阶段。
图2和3代表按照本发明用于恢复解码的媒体数据的媒体数据恢复预览方法的主要阶段。
图4的流程图表示多媒体数据编码和保护方法的一个具体实施例。
图5A和5B表示媒体数据被分割成三部分的一个实施例。
图6的流程图表示恢复预览和/或解码的媒体数据的一个具体实施例。
图7的流程图表示一种安全预览系统的主要结构。
图8的流程图表示恢复和鉴别解码的媒体数据的一个具体实施例。
实施例的说明
本发明的主要原理包括将待发送的多媒体数据(例如视频，图像，文本或音频等类型)分割成若干部分，在其中一部分嵌入水印，并且至少对另一部分加密。
如图1所示，按照本发明的多媒体编码和保护方法包括四个主要阶段，通过这些阶段处理原始媒体数据100得到一个安全多媒体流230，其特征是：
-将媒体数据分割210成至少两部分的步骤；
-至少在第一部分即水印部分中嵌入214水印的步骤；
-至少对第二部分即加密部分加密213的步骤；
在安全多媒体流中多路复用220水印部分和加密部分的步骤。
这样，在接收机一侧的各个接收机就能恢复预览媒体数据，即使不知道能够对媒体数据的加密部分解密的密钥也能预览低质量的媒体数据。实际上仅有媒体数据的一部分是加密的。这样，任何人都能预览低质量的安全媒体流。
例如图2表示了按照本发明恢复预览媒体数据的方法。
按照本发明的方法包括接收安全多媒体流230的步骤21，和将安全媒体数据多路分解成各部分的步骤22，根据水印部分就能产生预览多媒体数据23。
仅有合法即知道解密密钥的接收机能够恢复解码的媒体数据即高质量的媒体数据。
这样，按照本发明仅有一个安全多媒体被发送给所有用户(例如是采用广播或多点广播技术)，合法的消费者能够收看完整的媒体，而非法消费者仅能收看有限的媒体。
例如图3表示了按照本发明恢复解码媒体数据的方法的主要阶段。
按照本发明的方法包括接收多媒体流230的步骤31，将安全媒体数据多路分解成各部分的步骤32，以及获得相应的解密密钥并且对加密部分解密的步骤33，能够根据加水印部分和加密部分产生解码的多媒体数据34。
本发明由此能够节省带宽和时间，因为仅仅发送一个稍微加密的拷贝，从中就能解密得到高质量的拷贝。
另外还能确认所有权和非法分发者。
图4表示按照本发明的多媒体数据编码和保护方法的具体细节，通过该方法处理原始媒体数据100最终得到安全多媒体流230或是称作受保护媒体。
参见本发明的一个具体实施例，在分割步骤210中将媒体数据分割成三部分，例如是感觉明显部分212，主体部分211，和被称作第三部分的另一部分221。
分割步骤按照明显标准提供至少一个最相关部分，对应着感觉明显部分212。
感觉明显部分决定了媒体的感觉特性，其变化往往会影响媒体内容的清晰度。主体部分不影响媒体内容的清晰度，但是影响媒体的质量，并且往往是主体部分接受诸如再压缩，降噪，滤波等等的处理。第三部分仅仅影响媒体的质量，不会影响清晰度，并且不是接受上述那些处理的主体。
例如，假定媒体数据包括一个代表人物的图像。在空间域中将图像中的人物作为感觉明显部分，人物与背景之间的边沿是主体部分，而图像的背景作为另一部分。
值得注意的是，可以对原始数据或压缩数据(空间或时间域)执行分割。分割步骤还可以包括对媒体数据采用可逆数学变换的步骤，以及将变换的媒体数据分配给所述各部分的步骤。这种数学算法例如可以是典型傅里叶变换(FFT)，离散余弦变换(DCT)，小波变换等等。然后分配给变换的数据。
接着考虑前述在变换域中的例子，低频带的系数相当于感觉明显部分，中频带的系数相当于主体部分，而高频带的系数相当于另一部分。
例如是对于图5A所示的8×8DCT或是小波块，按对角线扫描有64个DCT或小波系数构成一个系数序列。其中的前M(0＜M＜64)个系数x0 x1...xM-1属于感觉明显部分X 212，随后的N(0＜N＜64且M+N≤64)个系数xM xM+1...xM+N-1属于主体部分Y 211，而剩下的64-M-N个系数xM+N xM+N+1...x63属于另一部分221：
然后按照一个频带分割DCT或小波系数，细节的解释可参见S.Lian等人在“Perceptual Cryptography on SPIHT Compressed Images or Videos”(the IEEEInternational Conference on Multimedia and Expro(I)(ICME2004)，Taiwan，June 2004，v3，pp.2195-2198)中所述。
按照本发明的具体实施例，在分割步骤210之后在感觉明显部分X 212中嵌入水印。换句话说，例如是在步骤214中用加水印技术在感觉明显部分X 212中嵌入由媒体所有者的名称，序号，或时间周期构成的所有权信息90，如图5B所示产生加水印部分X’。加水印或是所有权嵌入步骤214取决于一个加密密钥215。
如上所述，可以在压缩前、后对原始媒体数据或变换的媒体数据执行加水印算法。例如是在选定目标中嵌入所有权信息，正如M.D.Swanson等人在“Object based transparent video watermarking”(Proceedings of IEEE FirstWorkshop on Multimedia Signal Processing，1997，pp.369-374)中所述，或是嵌入DCT块的DC系数，正如J.Huang等人在“Embedding image watermarks inDC components”(IEEE Trans.on Circuits and Systems for Video Technology.2000，10(6)，pp.974-979)中所述。按照另一实施例，可以在运动信息中嵌入水印，正如F.Jordan等人在“Proposal of a watermarking technique forhiding/retrieving data in compressed and decompressed video”(ISO/IECJTC1/SC29/WG11 MPEG97/M2281，1997)中所述。
按照本发明的具体实施例，在加密步骤213中用部分加密算法对主体部分211加密，产生如图5B所示的加密部分Y’。这一加密步骤可以和水印嵌入步骤同时执行。
为了保持格式的兼容，部分加密算法仅仅对同步信息之外的真实数据加密，例如是改变图像像素的序列，仅仅DCT系数的符号加密，对除字头之外的压缩DCT系数加密等等。
同样参见图5B中所示的8×8DCT或小波块，可以用嵌入DCT块的DC(离散余弦)中的加水印算法按照量化索引调制或扩展频谱调制将所有权信息嵌入前M个系数x0x1...xM-1，同时改变主体部分Y系数的序列并且对符号加密。换句话说，用数据流或块密码对随后的N个系数xM xM+1...xM+N-1的符号加密。
例如，加水印步骤可以表示为：
其中：
-W代表所有权信息最终改变序列的水印位；
-X代表低频部分X(感觉明显部分212)中的原始系数；
-X’代表低频部分X’(加水印部分)中加水印的系数；
-q代表量化步骤，如果低频带X中的系数是按照量化索引调制加水印的；
-Odd(A)代表A附近的奇数整数；而
-Even(A)代表A附近的偶数整数。
加密步骤可以表示为：
Y′＝E(P(Y，K)，K)
其中：
-Y是主体部分(211)的一组系数；
-K是加密密钥(215)；
-P()的代表位置置换的一个函数；而
E(B，K)是在密钥K的控制下按照传统密码对B的符号加密的一个函数。
另一部分或第三部分Z保持不变，即该部分既不加密也不加水印。
由于仅有主体部分Y的系数被加密，得到的多媒体内容(例如是图像，文本或视频)仍然是清晰的，质量有些下降。
然后通过数据多路复用器220多路复用加水印部分X’，加密部分Y’和第三部分Z产生安全多媒体流230，也称作受保护媒体。
因此，本发明的多媒体数据编码和保护方法有助于降低媒体的质量，并且嵌入的水印包括所有权信息。由加水印部分X’，加密部分Y’和最后的第三部分Z构成的安全媒体数据可以按某种程度上下降的质量供任何消费者随意预览。
以下参照图6说明按照本发明恢复预览或是对媒体数据解码的方法。
实际上，消费者(也被称为用户)可以是已经登记的有授权的用户，或者是未经登记没有授权的用户。
这样，有授权的消费者可以恢复解码的媒体数据，而未经授权的消费者能够首先预览一定时间段的媒体，然后申请成为授权用户。在预览媒体之后，如果消费者对其有兴趣，就可以通过付费完成登记。在付费之后，消费者就成为授权用户并且能恢复解码的媒体数据。然后就能观看高质量的媒体。
以下要按照本发明的一个具体实施例详细说明为了恢复预览或是对数据解码对安全媒体数据230执行的具体步骤。
首先接收安全多媒体流，在步310将其多路分解(或分割)成与发送端相同的各部分：对应着加水印部分的感觉明显部分313，对应着加密部分的主体部分314，以及另一部分318。这一分割过程已经参照图4解释过了。
然后在组合解密和加指纹步骤315对加密部分314解密同时加指纹。
对媒体数据组合解密和加指纹的组合算法可以参见D.Kundur等人在“Video Fingerprinting and Encryption Principles for Digital Rights Management”(Proceedings of the IEEE，Vol.92，No.6：918-932，June 2004)中，或是R.Anderson等人在“Chameleon-A new kind of stream cipher”(Lecture Notes in ComputerScience，Fast Software Encryption，Springer-Verlag，1997，pp.107-113)中所述。
例如R.Anderson等人的算法提出用流密码对图像解密，并且同时为图像像素的LSB(最低有效位)加指纹。D.Kundur等人的算法提出用代表指纹的符号位置对DCT系数的符号有选择地解密。
在各个接收机上，组合解密和加指纹步骤315采用对各个用户是唯一的单一密钥Ki316，使得各个解密拷贝截然不同，还可以使用消费者身份(消费者ID)317。
由此在接收端在媒体数据中嵌入指纹来保护解密的拷贝。
在加指纹步骤中可以采用前述基于加水印算法的量化，在解密的系数中嵌入指纹。指纹可以作为消费者ID。
值得注意的是，在嵌入指纹之前可以对指纹进行编码，成为抵御共谋攻击的主体，正如D.Boneh等人在“Collusion-secure fingerprinting for digital data”(IEEE Trans.Inform.Theory，Vol.44，pp.1897-1905，Sept.1998)中，或是K.Kang等人在“Averaging Attack Resilient Video Fingerprint”(IEEE Int.Symposium onCircuits and Systems，2005，5529-5532)中所述。例如可以用抗共谋编码为“消费者ID”编码产生唯一的代码F。
加密部分Y’在解密和加指纹步骤315之后产生一个加指纹部分Y”。换句话说，加指纹部分Y”对应着解密后的加密部分，并且包括嵌入的指纹F。
同样，可以对原始媒体数据，对变换数据，以及对压缩数据等等执行分割步骤310及解密和加指纹步骤315。然而，解密和加指纹步骤315必须是对(原始，压缩，或变换)等同类媒体数据执行的，因为在发送侧(编码和保护一侧)采用了加密算法。
在解密和加指纹步骤315之后，用数据多路复用器320多路复用感觉明显部分，加指纹部分和另一部分，产生已嵌入指纹信息的预览媒体数据330。
同样以图5B所示的8×8DCT或小波块为例，对加密部分Y’解密并加指纹，产生加指纹部分Y”。
解密和加指纹程序可以表示为：
Y″＝H(D(iP(Y′，K)，K)，K，F)，
其中：
-Y是一组加密系数也称为加密部分；
-Y”是一组解密和加指纹系数也称为加指纹部分；
-K是解密密钥；
-iP()是代表位置反转变换运算的函数；
-D(B，K)是在密钥K控制下用传统密码对B的符号解密的函数；以及
-H()是加指纹程序。
图7表示一种安全预览系统的主要结构。
这种安全媒体预览系统包括两个设备：发送端71和接收端72。
在发送端71，在模块110中按照上述多媒体数据编码和保护方法对诸如图像，音频，视频文本等原始媒体数据100进行保护，参见图4。这种多媒体数据编码和保护方法执行所有权保护和部分加密。
从模块110发出的安全多媒体流由媒体分配模块120进行分配。媒体分配模块120采用单点广播，多点广播，广播等技术通过网络将媒体数据直接发送接收机。
同时用密钥分配模块115为各个接收机分配唯一的密钥。各个唯一密钥是由发送端加密程序中使用的一组密钥K215发出的。
在接收端72只能预览安全多媒体流，或是按照接收机(消费者)的授权完整解码。
该程序是由一个判断单元130控制的。
具体地说，如果消费者(131)已经付费登记，就在一个执行上述解码数据恢复方法的媒体恢复模块140中为安全媒体数据解码。
如果媒体数据包括视频，就可以收看或是显示、播放、浏览恢复的媒体数据。
否则，如果消费者没有得到授权(132)，就只能直接预览145安全媒体数据。在预览145之后，如果消费者对多媒体数据148有兴趣，他必须在步149登记成为合法消费者。然后就能收看恢复的高质量媒体。如果没有登记，他只能收看低质量的预览。
如上所述，媒体恢复模块140在对媒体解码的同时加指纹。
回顾水印嵌入，加密和/或指纹嵌入程序可以与诸如JPEG2000，MP3，MPEG2等等压缩算法结合。
例如，假定多媒体数据是一种视频。在变换域中用量化算法对第一DC系数和随后的七个AC系数加水印，用位置置换和符号加密术对随后的十个AC系数加密，并且在解密的同时在这些AC系数中嵌入指纹。
安全视频的内容是可以理解的但会感觉有些模糊，并且可供预览。然而，解密和加指纹的拷贝是清晰的。
最后参见图8，图中表示恢复和鉴别解码媒体数据的一个具体实施例的流程图。
具体地说，在接收并预览过安全多媒体数据或是完成解码时，用户能够决定(非法)广播或是为恢复的媒体数据制作一些拷贝。
可以按照以下的版权鉴定程序鉴别分发的媒体数据400，该程序能检测和鉴别媒体的版权。
在接收分发的多媒体数据时，接收的媒体400在步410被多路分解(或分割)成与发送端相同的各部分：对应着加水印部分的感觉明显部分411，对应着加指纹部分的主体部分421，以及另一部分431。这一分割程序以及参照图4解释过了。
然后在水印提取步骤412中用一个解密密钥415从感觉明显部分X’提取例如是由所有权信息O’构成的水印，并在步414将提取的水印与原始所有权信息O413构成的原始水印相比较，得出水印鉴定结果R1(也可称为所有权鉴定结果)。
同时，在指纹提取步骤422中借助解密密钥415从加指纹部分Y’提取指纹F’。消费者数据库423包括消费者ID和对应的指纹代码。窃贼追踪步骤424产生一个窃贼鉴定结果R2。窃贼鉴定结果由被检测到制作媒体数据非法拷贝的消费者构成，包括唯一的非法分发或同谋者。
在恢复媒体数据时，步422执行的指纹提取算法对应着使用者，在对安全媒体流解密的同时加指纹。
在窃贼追踪步骤424中，采用指纹编码原理识别提取的指纹与消费者身份之间的关系，因为原始指纹是由原始消费者身份构成的。
然后在步430将所有权鉴定结果R1，窃贼鉴定结果R2和第三部分431组合到一起，就得到了鉴定结果440。
Claims (16)
1. 一种多媒体数据的编码和保护方法，关联安全多媒体流与原始媒体数据，所述方法包括以下步骤：
-将媒体数据分割成至少两个部分；
-至少在所述第一部分中嵌入水印，称为加水印部分；
-至少对所述第二部分加密，称为加密部分；
在安全多媒体流中多路复用加水印部分和加密部分。
2. 按照权利要求1的方法，其特征是所述分割步骤按照一种感觉明显标准提供至少两部分，至少包括最相关部分和次相关部分。
3. 按照权利要求2的方法，其特征是所述感觉明显标准采用媒体数据的频率。
4. 按照权利要求3的方法，其特征是分割步骤包括对媒体数据执行可逆数学变换得到变换的媒体数据的步骤，以及在该部分中分配变换的媒体数据的步骤。
5. 按照权利要求1或2的方法，其特征是该方法包括压缩媒体数据的步骤，并且其中的媒体分割步骤是对压缩的媒体数据执行的。
6. 按照权利要求1或2的方法，其特征是所述媒体包括一系列图像，而其中的分割，嵌入和加密步骤是对序列中的各个图像执行的。
7. 按照权利要求1或2的方法，其特征是所述媒体数据被分割成三部分：
加水印部分，
加密部分，和
即未加密也没有水印的第三部分。
8. 一种关联安全多媒体流与原始媒体数据、对多媒体数据执行编码和保护的设备，该设备包括：
-将媒体数据分割成至少两部分的装置；
-至少在所述部分的第一部分即水印部分中嵌入水印的装置；
-至少为所述部分的第二部分即加密部分加密的装置；
-在安全多媒体流中多路复用水印部分和加密部分的装置。
9. 在按照多媒体数据编码和保护方法进行保护之前恢复预览媒体数据的一种方法，关联安全多媒体流和原始媒体数据并包括以下步骤：
-将媒体数据分割成至少两个部分；
-至少在所述第一部分中嵌入水印，称为加水印部分；
-至少对所述第二部分加密，称为加密部分；
在安全多媒体流中多路复用加水印部分和加密部分，
其中恢复预览媒体数据的所述方法包括以下步骤：
-接收安全多媒体流；
-将安全媒体数据多路分解成所述部分；
-根据所述加水印部分产生预览多媒体数据。
10. 一种设备，在按照多媒体数据编码和保护方法进行保护之前恢复预览媒体数据，关联安全多媒体流与原始媒体数据并包括以下步骤：
-将媒体数据分割成至少两个部分；
-至少在所述第一部分中嵌入水印，称为加水印部分；
-至少对所述第二部分加密，称为加密部分；
在安全多媒体流中多路复用加水印部分和加密部分，
其中的所述恢复设备包括：
-用于接收安全多媒体流的装置；
-将安全媒体数据多路分解成所述部分的装置；
-根据所述加水印部分产生预览多媒体数据的装置。
11. 在按照本上述多媒体数据编码和保护方法加以保护之前恢复解码的媒体数据的一种方法，关联安全多媒体流与原始媒体数据并且包括以下步骤：
-将媒体数据分割成至少两个部分；
-至少在所述第一部分中嵌入水印，称为加水印部分；
-至少对所述第二部分加密，称为加密部分；
在安全多媒体流中多路复用加水印部分和加密部分，
其中的所述解码媒体数据恢复方法包括以下步骤：
-接收安全多媒体流；
-将安全多媒体流多路分解成所述部分；
-获得相应的解密密钥；
-对加密部分解密；
-至少根据所述水印部分和所述加密部分产生解码的多媒体数据。
12. 按照权利要求11的方法，其特征是所述解密步骤同时执行解密和加指纹。
13. 按照权利要求12的方法，其特征是加指纹包括嵌入一个事先完成编码的指纹。
14. 按照权利要求11或12的方法，其特征是所述方法包括一个鉴定步骤，其中包括核查预先嵌入媒体数据中的指纹。
15. 按照权利要求14的方法，其特征是所述鉴定步骤包括核查从所述加水印部分提取的水印。
16. 一种设备，在按照多媒体数据编码和保护方法加以保护之前恢复解码的媒体数据，关联安全多媒体流与原始媒体数据并包括以下步骤：
-将媒体数据分割成至少两个部分；
-至少在所述第一部分中嵌入水印，称为加水印部分；
-至少对所述第二部分加密，称为加密部分；
在安全多媒体流中多路复用加水印部分和加密部分，
所述的解码媒体数据恢复设备包括：
-用于接收安全多媒体流的装置；
-将安全媒体数据多路分解成所述部分的装置；
-获得相应的解密密钥的装置；
-对加密部分解密的装置；
至少根据所述加水印部分和所述加密部分产生解码的多媒体数据的装置。
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