一种基于AB流自适应流媒体的多域级联隐写溯源方法及系统与流程

本发明属于数字水印与信息隐藏，具体为一种基于ab流自适应流媒体的多域级联隐写溯源方法及系统。

背景技术：

1、当前流媒体行业普遍采用hls（http live streaming）协议实现内容分发，核心依托ts分片与动态m3u8播放列表完成自适应传输，现有版权溯源技术主要分为三类：一是单域数字水印隐写，包括dct-qim、dwt扩频、sei元数据嵌入等单域方案；二是逐用户个性化视频生成方案，通过为单个用户定制专属视频文件实现溯源；三是简易码流信息标记方案，仅在视频码流中添加基础标识，无完整溯源逻辑。

2、现有技术在商用hls流媒体大规模分发场景下，存在五大核心短板：存储成本过高（逐用户生成专属视频，存储开销随用户数量线性增长）；抗攻击能力薄弱（单域隐写方案面对转码、压缩、录屏、分辨率缩放等攻击时，溯源信息极易丢失）；实时性与鲁棒性冲突（实时嵌入水印方案会导致播放首帧延迟过高）；分辨率适配性差（溯源信息与固定分辨率绑定，多分辨率自适应播放后极易出现信息错位）；视觉质量与信号干扰问题（多域隐写方案无空间分区设计，不同域嵌入信号相互干扰，易导致视频失真）。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于ab流自适应流媒体的多域级联隐写溯源方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于ab流自适应流媒体的多域级联隐写溯源方法，包括以下步骤：

3、离线预处理与双流生成：获取源视频并提取y亮度通道；生成溯源信息并进行三级纠错编码，将编码后的数据映射至六个正交隐写域；在所述y亮度通道中，通过空间分区与伪随机块散列排列，将映射后的数据同时嵌入补充增强信息域、离散余弦变换-量化索引调制域、离散余弦变换-扩频域、帧级扩频域、分辨率不变域及离散小波变换/离散傅里叶变换/小波包变换频域，生成携带差异化标识的a流和b流媒体分片，并推送至分发网络;

4、在线动态分发：接收终端的播放请求，分配唯一的溯源id；将所述溯源id转换为二进制比特序列，比特值为0时选择a流分片，比特值为1时选择b流分片，动态生成播放列表文件并返回给终端；

5、侵权溯源还原：获取可疑盗版视频，解码并提取y亮度通道数据；按照优先级顺序执行三级级联提取，包括从补充增强信息域中提取标识、从离散余弦变换-量化索引调制域解码比特流、以及从分辨率不变域和帧级扩频域进行鲁棒提取；对提取结果进行段级多数投票与多组冗余投票，还原溯源id。

6、作为本技术方案的进一步优选的，所述离线预处理与双流生成步骤中，所述三级纠错编码具体为：采用rs(128,64)外码搭配双ldpc(1024,512)内码的级联模式；将溯源信息加密并置乱后，经rs编码分为两段，分别对应嵌入离散余弦变换-量化索引调制域和离散余弦变换-扩频域。

7、作为本技术方案的进一步优选的，所述离线预处理与双流生成步骤中，所述空间分区与伪随机块散列排列具体为：离散余弦变换-量化索引调制域占用512个4×4块，离散余弦变换-扩频域占用1024个4×4块，帧级扩频域占用800个8×8块，各域采用不同的散列种子进行排列；分辨率不变域采用帧中心47.5%比例的正方形裁剪区，并划分为32×32归一化网格进行嵌入。

8、作为本技术方案的进一步优选的，所述离线预处理与双流生成步骤中，还包括自适应感知掩蔽：基于局部8×8块的纹理方差动态调整像素修改量，当方差小于30时跳过嵌入，方差在30至100之间时修改量为±1，方差在100至500之间时修改量为±2，方差不小于500时修改量为±4，全局约束视频峰值信噪比不低于42db且单像素最大修改量不超过4。

9、作为本技术方案的进一步优选的，所述在线动态分发步骤中：所述溯源id为32位二进制序列，比特值为0时选择a流分片，比特值为1时选择b流分片；每32个分片循环编码一次溯源id；所述播放列表文件为m3u8格式，所述媒体分片为ts格式，分片时长为5秒。

10、作为本技术方案的进一步优选的，所述侵权溯源还原步骤中，所述三级级联提取具体为：l0级提取：直接读取补充增强信息域中的ab标识；l1级提取：解码离散余弦变换-量化索引调制域的比特流，并经ldpc与rs解码纠错；l2级提取：当l0级和l1级提取失败时，执行帧级扩频域的多分辨率提取与分辨率不变域的容错提取；其中，帧级扩频域的多分辨率提取内置8种分辨率候选并自动遍历匹配伪随机序列，分辨率不变域的容错提取在标准中心裁剪位置基础上搜索±10%空间偏移的5×5候选网格，选取相关性最高的结果。

11、作为本技术方案的进一步优选的，一种基于ab流自适应流媒体的多域级联隐写溯源系统，包括：离线预处理流水线，部署于源站服务器，用于执行权利要求1至6中任一项所述方法中的离线预处理与双流生成步骤，生成a流和b流ts分片；在线分发引擎，部署于内容分发网络边缘节点，用于执行权利要求1至6中任一项所述方法中的在线动态分发步骤，根据溯源id动态生成播放列表；侵权溯源引擎，部署于版权保护平台，用于执行权利要求1至6中任一项所述方法中的侵权溯源还原步骤，从盗版视频中还原溯源id。

12、作为本技术方案的进一步优选的，所述离线预处理流水线包括：标准化转码模块，用于源视频转码与y亮度通道提取；六域级联隐写模块，用于溯源信息加密、纠错编码与六个正交隐写域的嵌入；a流和b流ts分片生成模块，用于生成双路ts分片；所述在线分发引擎包括：用户鉴权模块，用于验证用户身份并分配溯源id；比特级映射模块，用于实现溯源id与ts分片的a/b选择映射；动态播放列表生成模块，用于生成符合http livestreaming协议标准的播放列表。

13、作为本技术方案的进一步优选的，所述侵权溯源引擎包括：视频解码预处理模块，用于盗版视频解码与y亮度通道归一化；三级级联提取模块，用于按照l0级、l1级、l2级优先级顺序提取ab标识；冗余投票模块，用于对同一分段内帧的ab标识执行段级多数投票，并对多个分段编码结果执行多组冗余投票；溯源id还原模块，用于将投票后的ab标识二进制序列转换为溯源id。

14、作为本技术方案的进一步优选的，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、本发明中，采用ab流比特级零存储溯源机制，将溯源id转换为二进制比特序列，比特0对应a流分片、比特1对应b流分片，cdn仅需托管a、b两路静态ts分片，无需为单个用户生成专属视频文件，彻底摒弃了传统逐用户定制视频的模式，存储开销为零，最大可支持4294967296个唯一用户，即便50%分片受损仍可通过冗余投票还原完整溯源id，支撑海量用户精准溯源。

17、2、本发明中，采用六域正交级联隐写与三级纠错编码方案，在视频y亮度通道内嵌入六个相互正交的隐写域（sei域、dct-qim域、dct-ss域、fs帧级扩频域、ris分辨率不变域、dwt/dft/wpt频域），各域采用严格空间分区与伪随机块散列排列，结合rs(128,64)外码与双ldpc(1024,512)内码的三级级联纠错，可抵抗转码、极端压缩、录屏、分辨率缩放等16种主流流媒体攻击，整体溯源成功率不低于75%，远超传统单域隐写方案。

18、3、本发明中，采用ris分辨率不变隐写技术，通过帧中心47.5%比例的正方形裁剪区搭配32×32归一化网格设计，彻底摆脱绝对分辨率依赖。无需知晓盗版视频的具体分辨率，无论视频经过何种分辨率缩放或裁剪，均可完成精准提取，完美适配hls多分辨率自适应播放场景。

19、4、本发明中，采用三级级联提取策略，按照l0-l1-l2优先级分级提取：l0级为sei域快速提取，适配无损传输场景；l1级为dct-qim域解码提取，适配中等压缩场景；l2级为fs+ris联合鲁棒提取，适配录屏、极端压缩、缩放等重度攻击场景。无损场景提取耗时不超过1毫秒/帧，批量检测效率大幅提升。

20、5、本发明中，采用自适应感知掩蔽技术，基于局部8×8块纹理方差动态调整像素修改量：纯色区域跳过嵌入，平坦区域修改量为±1，中等纹理区修改量为±2，丰富纹理区修改量为±4。全局约束视频峰值信噪比不低于42db，单像素最大修改量不超过4，确保嵌入后视频无人工可感知失真，不影响用户观看体验，符合商用流媒体画质标准。

21、6、本发明中，基于rust+ffmpeg开发，兼容h.264/h.265编码与主流cdn平台，采用三段式整体系统架构（离线预处理流水线-在线分发引擎-侵权溯源引擎），全程兼容现有cdn与流媒体平台架构，无需重构现有分发体系，部署成本低，工程化落地性强，适用于长视频、直播、教育视频等各类流媒体版权保护场景。