分析基于mpcg视频水印的数字电视监控系统研究

黄 忆

1.广东省广播电视网络股份有限公司佛山分公司，广东佛山 528000

2.广东省第七批援藏工作队、中共林芝地委宣传部中国西藏林芝网管理中心，西藏林芝 860000

当前，中国广播电视正经历着一场前所未有的变革，广播电视正由模拟向数字化过渡，由单向广播向交互式转变。随着数字电视技术的不断发展，以及“三网融合”速度的加快，使我国的数字广播事业拥有广阔的发展前景。机遇存在的同时，也使广电运营商面临许多挑战。现阶段，我国的数字电视视频版权受到侵犯的情况比较严重，如何有效保护数字电视的视频版权，成为数字电视发展中的一大难题。

1 关于mpeg视频水印技术

视频水印技术，从根本上来说，就是一种信息隐藏技术。在古代，我国有一种密写术，这种古老的密写术就是视频水印技术的思想渊源。在古代希腊，希腊人把比较重要的军事情报刻在木板上，然后用石蜡将其填平，模板加热，石蜡融化以后，就可以看到木板上隐藏着的密信。

视频水印技术指的就是用数字信号处理的方法，在视频数据的冗余信息中，嵌入版权标记，且不能够影响到原始数据的质量，但人们无法感知到水印的存在，通过水印检测器，才能够检测出隐藏的数字水印信息。

而mpeg视频水印技术是视频水印技术的一种，它是基于压缩域的一种视频水印算法，只要进行了相应的熵解和形成码编码，便可以直接运用到VLC域中。

2 基于mpeg视频水印技术的原理

2.1 基于mpeg视频水印的数学模型分析

在工程应用数学中，判断两个信号之间是否有相似性，常用的方法是探讨两者之间的相关系数。我们知道，基于mpeg的视频水印的嵌入和提取其实都是一种信号。因此，我们就可以得到两者之间的相关数学模型：

NC=∑i=0X(i)Y(i)∑0M-1X2(i)Y2(i)

在这个式子中，X(i)代表的是嵌入的水印信号，Y(i)指的是提取的水印信号，M则表示的是水印容量。

2.2 基于mpeg视频水印的嵌入和提取分析

中国数字电视的信号传输采用的是欧洲的相关标准，因此本文主要探讨的基于mpeg视频水印的嵌入和提取。

现阶段，根据原始的数据能不能够被压缩，视频水印的嵌入和提取可分为三种不同的策略。第一种策略是将原始的视频数据通过编码器传输到网络上，第二种是通过视频传输到网络上，第三种是将原始数据直接传输到网络。在这三种策略当中，第一种策略目前得到了广泛的应用，主要是由于其不需要完全解码以及再编码，而且它的计算不是特别发复杂。

其中，基于mpeg视频水印属于第二种策略。和另外两种策略相比，它增加了一个环节，也就是数字电视节目显示之前的核对和审查，从而确保了数字电视节目的版权，打击非法数字电视节目。

3 基于mpeg视频水印的数字电视监控系统模型

数字电视的监控系统是主动式的，它由六大模块组成，这六大模块分别是：第一，节目注册与审查模块；第二，节目审查中心；第三，电子许可证嵌入模块；第四，信号的处理模块；第四，数字水印的提取和判决模块；第五，报警模块；第六，显示控制模块。

数字电视节目的制作商在发行节目以前，要先进行节目的注册，通过节目审查后方可进行节目的发行。这里有两种情况，一种是节目是第一次送审，则系统会自动授权审查结构对报送的节目进行审查；如果是二次送审的节目，也就意味着节目已注册过该系统，则系统会直接手段审查机构对该节目进行审查。无论是第一次送审的节目，还是重审的节目，只要通过审查，节目审查中心就可以对其下发不可伪造的电子许可证和密钥。

节目的电子许可证需嵌入电子许可证嵌入模块，嵌入之后，数字电视节目的版权所有者或者是电视节目的制作商就可以委托发行机构对节目进行发行。在节目的接受终端，节目成功接受以后，电视节目信号处理模块对接收到的数字电视节目信号进行相应的解码。

数字电视水印提取和判断模块，负责从数字电视节目信号中提取数字水印，利用提取出来的数字水印，和电子许可证进行对比，进而可以判断出数字电视节目中有没有嵌入电子许可证。视频水印就是利用这种相关性来判断数字电视节目的信号，从而实现对数字电视节目的全天候监控。而报警模块的功能则是，如果一旦发现数字电视节目没有嵌入电子许可证，就把信息发送到审查中心，由审查中心负责存贮，作为将来追求节目所有者或者是发行商法律责任的依据。

当前的监测机制其实更侧重于”事后惩戒“，是一种比较被动的监测机制，而本系统则实现了监控系统的升级，因为它采用的是一种双管齐下的策略：在数字电视节目发行之前，审查中心须对报送节目的电子嵌入卡进行审查；而在节目的接受终端，在节目现实之前，系统也会主动对数字电视节目进行实时的审查与监控。因此，相比现有的监控系统，基于mpeg视频水印的数字电视监控系统也就有了两点优势，一是它保证了只有那些通过了审查的节目才能显示，二是它为打击非法节目的播放提供了强有力的证据。

电子许可证嵌入到数字电视节目中以后，可以与节目融为一体。为了确保电子许可证的安全，可以根据需要，在节目播出以前，对电子许可证进行加密处理，在提出视频水印时才用解密嵌入的电子许可证。这也充分说明，电子许可证是不可以伪造的。

4 数字电视监控系统的实验

在下图中，我们可以清晰地看到上述算法中的视频水印嵌入模块以及视频水印的提取模块的运行界面。在数字电力监控系统当中，这两个模块是核心，是比较关键的部分。

5 结论

数字电视越来越普及，把视频水印技术应用到数字电视中，可以有效保护数字电视的视频版权，确保数字媒体的安全稳定播出。视频水印技术是目前公认的能够保护数字电视视频版权的最有效的技术手段之一。本文在视频水印的算法方面实现了新突破，成功进实现了DNW算法。同时，笔者还设计出了基于mpeg的嵌入模块和提取模块。此外，笔者提出的数字电视监控系统，可以有效克服当前系统的弱点，提高数字电视监控的水平。

[1]刘俊，卢燕明.视频水印技术在数字电视监测中的应用[J].电视技术（数字视频），2012(10).