專利名稱：電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤指一種用于監(jiān)測(cè)電視信號(hào)內(nèi)容在傳輸過程中是否受到其他不良分子攻擊、傳輸內(nèi)容是否被篡改、替換的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明涉及國(guó)家安全、國(guó)家重大利益，一旦不良分子知道我國(guó)廣電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電視信號(hào)內(nèi)容傳輸是否安全的方法，將對(duì)我國(guó)廣電系統(tǒng)正常的播放造成極大的破壞，產(chǎn)生惡劣影響。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電視作為一種重要的傳播媒體，已經(jīng)成為廣大民眾關(guān)心國(guó)家大事、工作學(xué)習(xí)、休閑娛樂的重要工具。為大眾提供健康、積極的電視內(nèi)容是電視廣播最基本的要求。正因如此，電視內(nèi)容開始成為不良分子攻擊的對(duì)象。例如，法輪功分子就曾經(jīng)利用某一頻段的電視信號(hào)傳播反動(dòng)言論，因此，這就需要廣大廣播電視工作者采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段對(duì)電視內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)地鑒別接收到的電視信號(hào)是否與電視臺(tái)發(fā)送的電視信號(hào)完全一致。
對(duì)于電視信號(hào)內(nèi)容的安全監(jiān)測(cè)方法屬于保密內(nèi)容，是不對(duì)外公開的，所以，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，在此無法評(píng)述。
但是，從目前現(xiàn)有的技術(shù)資料分析可知，目前通常使用的監(jiān)測(cè)技術(shù)從監(jiān)測(cè)的角度分析，它著眼于監(jiān)測(cè)電視信號(hào)傳輸質(zhì)量，而不是監(jiān)測(cè)傳輸?shù)碾娨曅盘?hào)內(nèi)容本身；從識(shí)別的角度分析，它是在全面掌握了識(shí)別對(duì)象和識(shí)別目標(biāo)兩者的全部信息后，方可進(jìn)行真?zhèn)蔚淖R(shí)別，在只掌握一方信息時(shí)，也就是說，當(dāng)只有收端信息而缺少發(fā)端信息時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)就不能識(shí)別收端信號(hào)的真?zhèn)?；從聲像信息提取的角度分析，現(xiàn)有技術(shù)是在一定的保真度下用盡量少的碼率重建原來的聲音和圖像的數(shù)字信號(hào)，技術(shù)較為復(fù)雜。
在本發(fā)明形成過程中，也曾考慮過其他技術(shù)方案。例如在電視信號(hào)的發(fā)端，插入一些預(yù)先約定的附加信息(例如臺(tái)標(biāo)、密碼等)，如果收端不能正確監(jiān)測(cè)插入的信息，則可判定電視信號(hào)在傳輸過程中遭到了破壞。然而，當(dāng)破壞者采取了比較高明的技術(shù)手段，例如在破壞電視聲像信號(hào)的同時(shí)，卻保留了這些插入信息，則收端就無法察覺到這種破壞。由于本發(fā)明沒有插入附加信息，無此缺陷，因而可以察覺到各種與電視信號(hào)在傳輸過程中電視信號(hào)內(nèi)容有關(guān)的破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、反應(yīng)迅速的電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可快速、準(zhǔn)確地識(shí)別收端的電視信號(hào)內(nèi)容是否與發(fā)端的電視信號(hào)內(nèi)容一致；并且，可以僅僅根據(jù)收端接收的信號(hào)即可迅速而可靠地鑒別收端信號(hào)是否與發(fā)端信號(hào)一致、判斷傳輸過程中內(nèi)容是否被替換、篡改。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括發(fā)端子系統(tǒng)和收端子系統(tǒng)；所述發(fā)端子系統(tǒng)包括聲音特征數(shù)據(jù)序列的提取單元、圖像特征數(shù)據(jù)序列提取和聲像特征數(shù)據(jù)序列形成單元、聲像特征數(shù)據(jù)序列疊加和發(fā)送單元；發(fā)端子系統(tǒng)主要完成聲像特征數(shù)據(jù)序列的提取、聲像特征數(shù)據(jù)序列與視頻信號(hào)的疊加和發(fā)送功能；所述收端子系統(tǒng)包括接收聲音特征數(shù)據(jù)序列提取單元、接收?qǐng)D像特征數(shù)據(jù)序列提取和接收聲像特征數(shù)據(jù)序列形成單元、發(fā)送聲像特征數(shù)據(jù)序列恢復(fù)單元和兩列特征數(shù)據(jù)的比較、判斷單元；收端子系統(tǒng)主要完成提取接收電視信號(hào)中的聲音和圖像像特征數(shù)據(jù)序列并將其形成聲像特征數(shù)據(jù)序列、恢復(fù)發(fā)端發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列、比較和判斷這兩個(gè)數(shù)據(jù)序列。
一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，它包括以下步驟步驟1提取發(fā)端子系統(tǒng)從聲音和圖像信號(hào)流自身提取聲像特征數(shù)據(jù)序列；步驟2發(fā)送發(fā)端子系統(tǒng)將特征數(shù)據(jù)序列以特定的脈沖波形附加在復(fù)合視頻信號(hào)上隨圖像信號(hào)一同發(fā)送；步驟3接收收端子系統(tǒng)接收電視信號(hào)；步驟4提取收端子系統(tǒng)從接收的聲音和圖像流中按發(fā)端相同的規(guī)則提取聲像特征數(shù)據(jù)序列；步驟5恢復(fù)收端子系統(tǒng)根據(jù)附加在CVBS上的脈沖波形恢復(fù)出發(fā)端發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列；步驟6比較和判斷收端子系統(tǒng)比較和判斷提取和恢復(fù)的聲像特征數(shù)據(jù)序列，判斷/鑒別電視信號(hào)在傳輸過程中是否被替代或篡改過。
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)電視信號(hào)內(nèi)容在傳輸過程中是否安全的技術(shù)，它包括聲像特征數(shù)據(jù)序列的提取、發(fā)送和接收監(jiān)測(cè)技術(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)電視信號(hào)內(nèi)容傳輸是否安全的原理是發(fā)端子系統(tǒng)從聲音和圖像信號(hào)流自身提取聲像特征數(shù)據(jù)序列；然后，將聲像特征數(shù)據(jù)序列以特定脈沖波形的方式(即數(shù)據(jù)標(biāo)志脈沖串信號(hào))附加在復(fù)合視頻信號(hào)(CVBS)上隨圖像信號(hào)一同發(fā)送。收端子系統(tǒng)接收到電視信號(hào)后；從接收的聲音和圖像流中按發(fā)端相同的規(guī)則提取聲像特征數(shù)據(jù)序列；同時(shí)，根據(jù)附加在CVBS上的脈沖波形恢復(fù)出發(fā)端發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列；最后，比較和判斷這兩個(gè)數(shù)據(jù)序列是否相同，從而判斷/鑒別電視信號(hào)在傳輸過程中是否被替代或篡改過。


圖1為本發(fā)明安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)組成框2為本發(fā)明發(fā)端子系統(tǒng)原理框3為本發(fā)明聲音特征數(shù)據(jù)序列提取單元原理框4為本發(fā)明另一種聲音特征數(shù)據(jù)序列提取單元原理框5為本發(fā)明收端子系統(tǒng)原理框6為本發(fā)明收端子系統(tǒng)中數(shù)據(jù)判讀單元原理框7為本發(fā)明有關(guān)信號(hào)的波形和相互間時(shí)間關(guān)系圖附圖中代碼含義簡(jiǎn)要說明CVBS復(fù)合圖像信號(hào)；AUDIO聲音信號(hào)；AT聲音特征；Y亮度信號(hào)；Hs行同步信號(hào)；Fs幀識(shí)別信號(hào)；CK與Hs鎖相的時(shí)鐘信號(hào)；SW取樣窗口信號(hào)；BW脈沖串窗口信號(hào)；BU數(shù)據(jù)標(biāo)志脈沖串信號(hào)；DK數(shù)據(jù)讀時(shí)鐘；HED發(fā)端聲像特征數(shù)據(jù)序列，HED＝1，整行高電平，HED＝0，整行低電平；HEDBBU經(jīng)HED調(diào)制后波形，HED＝1，該行有波形，HED＝0，該行無波形；LOD收端聲像特征數(shù)據(jù)序列，LOD＝1，整行高電平，LOD＝0，整行低電平。
具體實(shí)施例方式
為更好地說明本發(fā)明，以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明聲音和圖像特征數(shù)據(jù)序列提取、發(fā)送、接收和監(jiān)測(cè)的原理和實(shí)現(xiàn)方案。
如圖1所示，本發(fā)明電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括兩大部分發(fā)端子系統(tǒng)和收端子系統(tǒng)。發(fā)端子系統(tǒng)包括聲音特征數(shù)據(jù)序列的提取單元1、圖像特征數(shù)據(jù)序列提取和聲像特征數(shù)據(jù)序列形成單元2、聲像特征數(shù)據(jù)序列疊加和發(fā)送單元3。收端子系統(tǒng)包括接收聲音特征數(shù)據(jù)序列提取單元4、接收?qǐng)D像特征數(shù)據(jù)序列提取和接收聲像特征數(shù)據(jù)序列形成單元5、發(fā)送聲像特征數(shù)據(jù)序列恢復(fù)單元6和兩列特征數(shù)據(jù)的比較、判斷單元7。
發(fā)端子系統(tǒng)主要完成聲像特征數(shù)據(jù)序列的提取、聲像特征數(shù)據(jù)序列與視頻信號(hào)的疊加和發(fā)送功能。收端子系統(tǒng)主要完成接收電視信號(hào)、提取電視信號(hào)中的聲像特征數(shù)據(jù)序列、恢復(fù)發(fā)端發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列、比較和判斷這兩個(gè)數(shù)據(jù)序列。
本發(fā)明安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的對(duì)象為聲像特征數(shù)據(jù)序列，該聲像特征數(shù)據(jù)序列從收端接收到的電視信號(hào)中提取，它與發(fā)端、收端的圖像內(nèi)容直接有關(guān)。當(dāng)電視信號(hào)在傳輸過程中受到攻擊或篡改時(shí)，從電視信號(hào)中提取的聲像特征數(shù)據(jù)序列必然發(fā)生變化，經(jīng)與發(fā)端的聲像特征數(shù)據(jù)序列比較、判斷后即可被發(fā)現(xiàn)，所以，本發(fā)明可以非常有效地監(jiān)測(cè)圖像信號(hào)在傳輸過程中內(nèi)容的微小變換，防止電視信號(hào)在傳輸中內(nèi)容被替換、篡改的現(xiàn)象發(fā)生。
其工作原理是發(fā)端子系統(tǒng)從聲音和圖像信號(hào)流自身提取聲像特征數(shù)據(jù)序列；然后，將特征數(shù)據(jù)序列以特定脈沖波形的方式(即數(shù)據(jù)標(biāo)志脈沖串信號(hào))附加在復(fù)合視頻信號(hào)(CVBS)上隨圖像信號(hào)一同發(fā)送。收端子系統(tǒng)接收到電視信號(hào)后；從接收的聲音和圖像流中按發(fā)端相同的規(guī)則提取聲像特征數(shù)據(jù)序列；同時(shí)，根據(jù)附加在CVBS上的脈沖波形恢復(fù)出發(fā)端發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列；最后，比較和判斷這兩個(gè)數(shù)據(jù)序列，判斷/鑒別電視信號(hào)在傳輸過程中是否被替代或篡改過。
圖2為本發(fā)明發(fā)端子系統(tǒng)原理框圖。如圖所示，待發(fā)送的聲音信號(hào)AUDIO經(jīng)聲音特征提取單元1后直接向微處理器CPU 24傳送聲音特征數(shù)據(jù)AT。發(fā)端待發(fā)送的復(fù)合視頻信號(hào)CVBS輸入到射極跟隨器21后，其輸出分為兩路，一路送低通及同步分離器22，另一路送相加或相嵌器3。低通及同步分離器22有3個(gè)輸出，它們分別是亮度信號(hào)Y、幀識(shí)別信號(hào)Fs和行同步信號(hào)Hs。Y信號(hào)經(jīng)A/D變換器23轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)VD后送CPU 24。幀識(shí)別信號(hào)Fs直接送至CPU 24。行同步信號(hào)Hs直接送CPU 24，同時(shí)經(jīng)PLL時(shí)鐘發(fā)生器25產(chǎn)生與Hs鎖相的時(shí)鐘信號(hào)CK送CPU24。CPU的任務(wù)有三項(xiàng)第一，從輸入的亮度數(shù)據(jù)Y中提取圖像特征數(shù)據(jù)VT；第二，按一定順序?qū)T和VT疊加起來構(gòu)成發(fā)端聲像特征數(shù)據(jù)HED；第三，產(chǎn)生各種工作波形，它們包括向A/D變換器23發(fā)送的取樣窗口信號(hào)SW及向相乘器27發(fā)送代表特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)標(biāo)志脈沖串信號(hào)BU。為使CPU按幀、行的順序正常工作，還需輸入Hs、Fs及與Hs鎖相的時(shí)鐘CK等信號(hào)。存儲(chǔ)器26主要是為CPU存儲(chǔ)和提供原始或中間數(shù)據(jù)。相乘器27實(shí)現(xiàn)發(fā)端聲像特征數(shù)據(jù)序列HED對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)志脈沖串信號(hào)BU的調(diào)制，即當(dāng)HED為1時(shí)其輸出信號(hào)HEDB有脈沖串，HED為0時(shí)則無脈沖串。HEDB和CVBS被一同輸入到相加(嵌)器3中疊加，當(dāng)輸入的CVBS是不附帶聲像特征數(shù)據(jù)的一般視頻信號(hào)時(shí)，相加(嵌)器3可用相加器來實(shí)現(xiàn)兩信號(hào)的疊加，如輸入的CVBS是已附帶聲像特征數(shù)據(jù)(例如轉(zhuǎn)播)的視頻信號(hào)時(shí)，則相加(嵌)器3須是相嵌器，它將原來附帶聲像特征數(shù)據(jù)切除，并以當(dāng)前的聲像特征數(shù)據(jù)代替。相加(嵌)器3輸出的復(fù)合視頻信號(hào)CVBS攜帶著自身的聲像特征數(shù)據(jù)序列HED被一同送往電視頻道調(diào)制發(fā)射通道播出。
發(fā)端子系統(tǒng)主要完成聲像特征數(shù)據(jù)序列的提取、疊加和發(fā)送，其中尤以聲像數(shù)據(jù)序列的提取最為重要，下面具體說明。
聲像特征數(shù)據(jù)序列的提取分為聲音特征數(shù)據(jù)的提取和圖像特征數(shù)據(jù)的提取。
圖像特征數(shù)據(jù)序列由圖像行差特征數(shù)據(jù)、圖像幀差特征數(shù)據(jù)和圖像列差特征數(shù)據(jù)共同構(gòu)成。本發(fā)明主要是通過射極跟隨器、低通及同步分離器、單片機(jī)從電視信號(hào)圖像序列自身提取圖像特征數(shù)據(jù)序列，通過對(duì)這個(gè)特征數(shù)據(jù)序列的分析，判斷電視信號(hào)在傳輸過程中是否受到攻擊。
下面分別介紹圖像行差特征數(shù)據(jù)的提取方法、圖像幀差特征數(shù)據(jù)的提取方法和圖像列差特征數(shù)據(jù)的提取方法。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)具體需要組合或單獨(dú)選擇使用。
對(duì)于圖像行差特征數(shù)據(jù)的提取方法是取樣窗口信號(hào)SW從每幀畫面上抽取M×N個(gè)像素(水平方向每組的M個(gè)樣點(diǎn)，它們可在同一掃描行上，也可相間地分散在若干掃描行上，垂直方向上共N組)，對(duì)每像素的Y信號(hào)進(jìn)行n比特量化，CPU對(duì)每組的M個(gè)樣值進(jìn)行累加，并與前一個(gè)取樣組的累加值相比較，如果它們的差達(dá)到適當(dāng)?shù)拈撝涤?jì)為1，否則計(jì)為0，這樣就構(gòu)成了圖像行差特征數(shù)據(jù)，每幀有N bit行差特征數(shù)據(jù)。
對(duì)于圖像幀差特征數(shù)據(jù)的提取方法是求N個(gè)取樣組累加值的總和，與前幀總和相比較，如果它們的差達(dá)到適當(dāng)?shù)拈撝涤?jì)為1，否則計(jì)為0，這樣就構(gòu)成了圖像的幀差特征數(shù)據(jù)，每幀有1bit幀差特征數(shù)據(jù)。
對(duì)于圖像列差特征數(shù)據(jù)的提取方法是將每列N個(gè)樣值進(jìn)行累加，與前一個(gè)取樣列的累加值相互比較，如果它們的差達(dá)到適當(dāng)?shù)拈撝涤?jì)為1，否則計(jì)為0，這樣就構(gòu)成了圖像的列差特征數(shù)據(jù)，每幀有Mbit列差特征數(shù)據(jù)。
三類特征數(shù)據(jù)可以單獨(dú)使用也可組合使，全組合時(shí)每幀共有(1+M+N)比特的圖像特征數(shù)據(jù)。由于列差特征數(shù)據(jù)的提取必須采完全幀的亮度數(shù)據(jù)后才能進(jìn)行，發(fā)端子系統(tǒng)和收端子系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器6為此而準(zhǔn)備，如不使用列差特征，存儲(chǔ)器6可以省略。這些特征數(shù)據(jù)按一定的次序排列則組成了圖像特征數(shù)據(jù)序列。M、N的取值視圖像清晰度等級(jí)和識(shí)別精度而定，對(duì)于廣播電視來說，M可在30到70的范圍內(nèi)選取，N則可在25到60的范圍內(nèi)選取。量化精度n一般取4-6比特。
圖像信號(hào)在傳輸過程中攻擊時(shí)，無論是更改圖像信號(hào)本身還是添加非法文字或標(biāo)記，這時(shí)信號(hào)的圖像特征值必定發(fā)生變化，與原圖像的特征值不同，本發(fā)明充分利用圖像特征值的這一特點(diǎn)，判斷電視信號(hào)在傳輸中是否受到攻擊，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，以便及時(shí)采取相應(yīng)措施。
聲音特征數(shù)據(jù)AT的提取可采用多種方案，本發(fā)明提出兩種十分簡(jiǎn)單的特征提取方案，可廣泛應(yīng)用于聲音真?zhèn)巫R(shí)別領(lǐng)域。
方案1采用如圖3所示的延遲幅度差特征提取法。該方法是將輸入的聲音信號(hào)AUDIO輸入到檢波/積分器11中，經(jīng)檢波/積分器11處理后，輸出隨時(shí)間變化的幅度信號(hào)；該幅度信號(hào)分成兩路，一路直接送比較量化器14，另一路經(jīng)延遲電路12和放大電路13后再輸入到送比較量化器14。延遲電路12的作用是使信號(hào)延遲一定的時(shí)間，例如50-200ns，放大電路13則用來補(bǔ)償延遲電路12造成的幅度衰減。比較量化器14將輸入的即時(shí)幅度信號(hào)和延遲幅度信號(hào)作比較放大，并對(duì)幅度差進(jìn)行模數(shù)變換；其輸出為聲音特征數(shù)據(jù)AT。如果輸入的聲音不同，AT的變化規(guī)律就不同，也就是說，不同的聲音信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的聲音特征數(shù)據(jù)(序列)。如果兩個(gè)聲音信號(hào)的特征數(shù)據(jù)相同，則表明它們來自同一聲音，反之特征數(shù)據(jù)不同說明它們不是同一聲音。根據(jù)識(shí)別精度的要求特征值可以取1-3比特。
方案2采用如圖4所示的頻譜幅度差特征提取法。該方法是將輸入的聲音信號(hào)AUDIO經(jīng)射極跟隨器15平行地分成K路后輸出到分頻/檢波/積分器16中；在分頻/檢波/積分器16中，每路聲音信號(hào)經(jīng)過一中心頻率各異相對(duì)帶寬相同的帶通濾波器完成K通道的分頻；每通道再作檢波和積分后成K路幅度信號(hào)輸出到比較量化器17中；在比較量化器17中設(shè)有K-1路電平比較量化器，對(duì)分頻/檢波/積分器16的K路輸出依次比較并進(jìn)行1比特量化，量化規(guī)則比如為I路幅度比(I-1)路幅度大，則輸出為1(高電平)，否則輸出0(低電平)，比較量化器17輸出的是(K-1)比特的聲音特征數(shù)據(jù)AT。不同的聲音信號(hào)具有不同的頻譜特性，因而根據(jù)AT可識(shí)別不同的聲音。K的最大取值不必大于5，即AT最大取4比特足以。K的最小取值為2，此時(shí)AT為1比特，也能有效地識(shí)別不同聲音。
提取后的聲像特征數(shù)據(jù)序列HED通過相加器或相嵌器3與復(fù)合視頻信號(hào)CVBS疊加后被一同送往電視頻道調(diào)制發(fā)射通道播出經(jīng)電視調(diào)制發(fā)射機(jī)發(fā)送出去。
聲像特征數(shù)據(jù)序列的發(fā)送過程為先將聲像特征數(shù)據(jù)序列HED按一定的規(guī)則映射成數(shù)字波形；然后將數(shù)字波形轉(zhuǎn)換成代表圖像特征數(shù)據(jù)序列的模擬波形，再將模擬波形疊加在復(fù)合視頻信號(hào)CVBS的行消隱后肩色同步頭之后的平坦區(qū)；最后，將載有聲像特征數(shù)據(jù)序列脈沖波形的復(fù)合視頻信號(hào)CVBS通過相關(guān)電視通道發(fā)送。
聲像特征數(shù)據(jù)序列HED是以行頻為時(shí)鐘的數(shù)字信號(hào)。聲像特征數(shù)據(jù)的1、0以HED的電平高、低來代表。將聲像特征數(shù)據(jù)序列HED映射成數(shù)字波形的規(guī)則可以采用多種方案靈活確定。例如在得到圖像行差特征值后，選擇其后的某一或某些行整行置高或置低來代表；在得到圖像幀差特征數(shù)據(jù)的值后，同樣可選擇其后的某一或某些行整行置高或置低來代表；而M個(gè)圖像列差特征數(shù)據(jù)，需用下一幀某些規(guī)定的行分別映射這些數(shù)值，其中有些行會(huì)與映射下幀行差特征的行相互穿插。而聲音特征數(shù)據(jù)AT則可選場(chǎng)逆程中某行或某些行來代表。另外也可以將某幀的所有聲像特征數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)起來，到下一幀按一定的規(guī)則映射為規(guī)定行高低電平。此外，一幀有625行，共可傳送625比特的數(shù)據(jù)。用以傳送聲像特征數(shù)據(jù)后的剩余比特，還可用來傳送其他數(shù)據(jù)或用作加密處理。
數(shù)據(jù)標(biāo)志脈沖串信號(hào)BU也是以行頻重復(fù)的周期信號(hào)，在行起始點(diǎn)之后不超過9到10.5μs的范圍內(nèi)是±0.15V的脈沖串信號(hào)，這一范圍正好是視頻信號(hào)行消隱后肩的色同步頭之后的平坦區(qū)的區(qū)域內(nèi)，脈沖的形狀(正弦到方波)和脈沖個(gè)數(shù)并無嚴(yán)格要求。其余時(shí)段全為0。
圖5為本發(fā)明收端子系統(tǒng)原理框圖。如圖所示，收端接收到電視信號(hào)后，一方面根據(jù)附加在CVBS上的脈沖波形恢復(fù)出發(fā)送聲像特征數(shù)據(jù)序列，同時(shí)從接收的聲音和圖像流中按發(fā)端相同的規(guī)則提取接收聲像特征數(shù)據(jù)序列，兩者相比即可判定電視信號(hào)在傳輸過程中是否被替代或篡改。
在收端，圖5中的單元42、52、53、54、55、56與圖2所示的發(fā)端子系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)部分幾乎完全相同均是完成聲音和圖像特征數(shù)據(jù)序列的提取功能的，只是微處理器(CPU)54的輸出中不再有數(shù)據(jù)標(biāo)志脈沖串BU，而以脈沖串窗口BW取代。圖5中高中頻視頻接收單元41輸出的AUDIO信號(hào)送聲音特征提取單元42；而輸出的CVBS信號(hào)被并行地分成3路一路送低通及同步分離器52；其余兩路都被送至比較放大/選通器61，不過其中一路先經(jīng)過了低通濾波器51。比較放大/選通器61的作用是去掉CVBS中的低頻成分，僅對(duì)包括數(shù)據(jù)標(biāo)致脈沖串在內(nèi)的高頻成分進(jìn)行放大，并在脈沖串窗口BW的作用下，恢復(fù)出代表發(fā)射聲像特征數(shù)據(jù)序列的模擬波形HEDB。數(shù)據(jù)判讀單元62將HEDB進(jìn)一步恢復(fù)成代表發(fā)射聲像特征數(shù)據(jù)序列的數(shù)字波形HED。由微處理器54按與發(fā)端完全相同的規(guī)則提取代表接收到的聲像特征數(shù)據(jù)序列的數(shù)字波形LOD，并與恢復(fù)后的HED一同輸入到比較判決器7，由比較判決器7比較、判斷兩者是否相同，如果不同，則發(fā)出告警信號(hào)。
收端子系統(tǒng)中的高中頻視頻接收單元41基本與一般電視接收機(jī)相同，本發(fā)明將其設(shè)置為自動(dòng)頻道搜索狀態(tài)。即搜到一個(gè)頻道并完成相應(yīng)處理、發(fā)出安全或告警信號(hào)后，開始下一頻道的搜索，并不停地循環(huán)。
收端聲像特征序列的提取方法與發(fā)端聲像特征序列的提取方法相同，收端按照發(fā)端子系統(tǒng)的規(guī)則和算法，從接收到的圖像信號(hào)流自身提取聲像特征數(shù)據(jù)序列。
收端聲像特征序列的恢復(fù)方法為從接收到的CVBS信號(hào)中取出代表發(fā)端聲像特征數(shù)據(jù)序列HED的模擬波形HEDB；用一判讀器將模擬波形恢復(fù)成代表發(fā)送聲像特征數(shù)據(jù)序列的數(shù)字波形。
圖6為本發(fā)明收端子系統(tǒng)中數(shù)據(jù)判讀單元原理框圖。如圖所示，模擬波形HEDB經(jīng)放大器621、檢波積分器622，輸出如圖7中DL所示的波形。DL上升沿的起點(diǎn)正好對(duì)著HEDB中各脈沖串的起點(diǎn)。Hs經(jīng)延遲器624適當(dāng)延遲作為數(shù)據(jù)讀時(shí)鐘DK，延遲的大小調(diào)節(jié)到DK的上升沿對(duì)著DL的高電平。DL和DK一同送到鎖存器623中，其輸出即為與HEDB相對(duì)應(yīng)的數(shù)字波形HED。
收端聲像特征值的比較和判決接收單元提取的聲像特征數(shù)據(jù)序列LOD與恢復(fù)單元恢復(fù)的發(fā)端發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列HED的異同即是電視信號(hào)內(nèi)容安全監(jiān)測(cè)的依據(jù)。如果兩特征數(shù)據(jù)序列相同，表明接收到的聲像與發(fā)端發(fā)出的聲像相同，信號(hào)傳輸是安全的；如果傳輸過程中，攜帶有聲像特征數(shù)據(jù)序列的CVBS被普通CVBS非法置換，則收端恢復(fù)的發(fā)送聲像特征數(shù)據(jù)序列HED全為0，而提取的接收聲像的特征數(shù)據(jù)序列LOD不可能全為0，兩序列不同，即可判定傳輸出了問題；如果傳輸過程中，同步信號(hào)被保留、僅圖像信號(hào)部分被置換，由于收端恢復(fù)出的發(fā)送聲像特征數(shù)據(jù)序列HED由發(fā)射聲像提取，而接收聲像與原來聲像不同，提取的接收聲像特征數(shù)據(jù)序列LOD必然與HED不同，即可判定傳輸出了問題；如果傳輸過程中，圖像被疊加上非法的文字或標(biāo)記，例如橫向字幕，則提取的接收?qǐng)D像特征數(shù)據(jù)序列中某些行差特征數(shù)據(jù)會(huì)與發(fā)送圖像的行差特征數(shù)據(jù)明顯不符，如果疊加的是縱向文字或標(biāo)記，則提取的接收?qǐng)D像特征數(shù)據(jù)序列中某些列差特征數(shù)據(jù)會(huì)與發(fā)送圖像的列差特征數(shù)據(jù)明顯不符，于是可判定傳輸出了問題；如果傳輸過程中，聲音信號(hào)被篡改，那么LOD與HED的AT數(shù)據(jù)相異，即可判定傳輸出了問題。
圖7為本發(fā)明電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，有關(guān)信號(hào)的波形圖以及這些信號(hào)彼此間相互時(shí)間關(guān)系圖。
本發(fā)明闡述的技術(shù)方案也可用于數(shù)字電視系統(tǒng)。由于電視信號(hào)已被數(shù)字化，用上面說明的法則，可更加方便地提取聲音和圖像的特征數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)作保密加工后作為附加數(shù)據(jù)放入TS流中一起傳送。收端從接收的聲音、圖像數(shù)據(jù)中按發(fā)端同樣的規(guī)則提取收端的聲像特征數(shù)據(jù)，同時(shí)從接收到的附加數(shù)據(jù)中可解出發(fā)端的聲像特征數(shù)據(jù)，比較兩者，即可判定信號(hào)的真?zhèn)巍?br> 由于本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，故在對(duì)電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)時(shí)，具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明監(jiān)測(cè)的對(duì)象是聲像特征數(shù)據(jù)序列，它與收、發(fā)的聲像內(nèi)容直接相關(guān)，所以，無論不法分子如何破壞電視內(nèi)容在原有電視內(nèi)容基礎(chǔ)上附加內(nèi)容或篡改內(nèi)容或增加干擾信號(hào)，都會(huì)對(duì)聲像特征數(shù)據(jù)序列產(chǎn)生影響，留下被偵破的依據(jù)，不僅可以監(jiān)測(cè)出CVBS、AUDIO信號(hào)被替換，還可以監(jiān)測(cè)出僅替換圖像信號(hào)保留同步信號(hào)的情況，甚至連非法修改局部畫面或添加文字都能實(shí)時(shí)檢查出來，故，本發(fā)明判斷結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，具有其它方案無可比擬的抗反偵破能力。2、本發(fā)明監(jiān)測(cè)的聲像特征多，監(jiān)測(cè)周期短，因而反應(yīng)迅速。3、本發(fā)明用以實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案簡(jiǎn)單、可靠，從聲像特征到數(shù)字波形間的映射關(guān)系靈活多樣，對(duì)其還可進(jìn)一步進(jìn)行編碼加密，安全性強(qiáng)。4、本發(fā)明聲像特征數(shù)據(jù)序列隨CVBS信號(hào)一同傳送，對(duì)傳輸通道無特別要求，因此，相關(guān)的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低廉。
權(quán)利要求
1.一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它包括發(fā)端子系統(tǒng)和收端子系統(tǒng)；所述發(fā)端子系統(tǒng)包括聲音特征數(shù)據(jù)序列的提取單元、圖像特征數(shù)據(jù)序列提取和聲像特征數(shù)據(jù)序列形成單元、聲像特征數(shù)據(jù)序列疊加和發(fā)送單元；發(fā)端子系統(tǒng)主要完成聲像特征數(shù)據(jù)序列的提取、聲像特征數(shù)據(jù)序列與視頻信號(hào)的疊加和發(fā)送功能；所述收端子系統(tǒng)包括接收聲音特征數(shù)據(jù)序列提取單元、接收?qǐng)D像特征數(shù)據(jù)序列提取和接收聲像特征數(shù)據(jù)序列形成單元、發(fā)送聲像特征數(shù)據(jù)序列恢復(fù)單元和這兩個(gè)序列比較、判斷單元；收端子系統(tǒng)主要完成接收電視信號(hào)、提取電視信號(hào)中的聲音和圖像像特征數(shù)據(jù)序列并將其形成聲像特征數(shù)據(jù)序列、恢復(fù)發(fā)端發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列、比較和判斷這兩個(gè)數(shù)據(jù)序列。
2.一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，它包括以下步驟步驟1提取發(fā)端子系統(tǒng)從聲音和圖像信號(hào)流自身提取聲像特征數(shù)據(jù)序列；步驟2發(fā)送發(fā)端子系統(tǒng)將特征數(shù)據(jù)序列以特定脈沖波形的方式附加在復(fù)合視頻信號(hào)上隨圖像信號(hào)一同發(fā)送；步驟3接收收端子系統(tǒng)接收電視信號(hào)；步驟4提取收端子系統(tǒng)從接收的聲音和圖像流中按發(fā)端相同的規(guī)則提取聲像特征數(shù)據(jù)序列；步驟5恢復(fù)收端子系統(tǒng)根據(jù)附加在CVBS上的脈沖波形恢復(fù)出發(fā)端發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列；步驟6比較和判斷收端子系統(tǒng)比較和判斷提取和恢復(fù)的聲像特征數(shù)據(jù)序列，判斷/鑒別電視信號(hào)在傳輸過程中是否被替代或篡改過。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述發(fā)端子系統(tǒng)和收端子系統(tǒng)中聲像特征數(shù)據(jù)序列提取步驟，包括聲音特征數(shù)據(jù)序列提取和圖像特征數(shù)據(jù)序列提取。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述圖像特征數(shù)據(jù)序列的提取方法包括圖像行差特征數(shù)據(jù)的提取或圖像幀差特征數(shù)據(jù)的提取或圖像列差特征數(shù)據(jù)提取，三種圖像特征數(shù)據(jù)的提取可根據(jù)需要單獨(dú)或組合使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述圖像行差特征數(shù)據(jù)的提取方法是對(duì)每幀畫面取M×N個(gè)像素，對(duì)每像素的信號(hào)進(jìn)行n比特量化，對(duì)每行M個(gè)樣值進(jìn)行累加，與前一個(gè)取樣行的和相互比較得差的絕對(duì)值；對(duì)差的絕對(duì)值作1比特量化，構(gòu)成圖像行差特征數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述圖像幀差特征數(shù)據(jù)的提取方法是求N個(gè)取樣行累加值的總和，與前幀總和相比較得差的絕對(duì)值；對(duì)差的絕對(duì)值作1比特量化，構(gòu)成圖像幀差特征數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述圖像列差特征數(shù)據(jù)的提取方法為對(duì)每列N個(gè)樣值進(jìn)行累加，與前一個(gè)取樣列的和相互比較得差的絕對(duì)值；對(duì)差的絕對(duì)值作1比特量化，構(gòu)成圖像列差特征數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述聲音特征數(shù)據(jù)的提取方法為延遲幅度差特征提取法；該方法是將輸入的聲音信號(hào)輸入到檢波/積分器中，經(jīng)檢波/積分器處理后，輸出隨時(shí)間變化的幅度信號(hào)；該幅度信號(hào)分成兩路，一路直接送比較量化器，另一路經(jīng)延遲電路和放大電路后再輸入到送比較量化器；比較量化器將輸入的即時(shí)幅度信號(hào)和延遲幅度信號(hào)作比較放大，并對(duì)幅度差進(jìn)行模數(shù)變換；其輸出為聲音特征數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述聲音特征數(shù)據(jù)的提取方法為頻譜幅度差特征提取法；該方法是將輸入的聲音信號(hào)經(jīng)射極跟隨器平行地分成K路后輸出到分頻/檢波/積分器中；在分頻/檢波/積分器中，每路聲音信號(hào)經(jīng)過一中心頻率各異相對(duì)帶寬相同的帶通濾波器完成K通道的分頻；每通道再作檢波和積分后成K路幅度信號(hào)輸出到比較量化器中；在比較量化器中設(shè)有K-1路電平比較量化器，對(duì)分頻/檢波/積分器的K路輸出依次比較并進(jìn)行1比特量化；比較量化器輸出的是(K-1)比特的聲音特征數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述聲像特征數(shù)據(jù)的發(fā)送方法為各類特征數(shù)據(jù)按一定的次序排列構(gòu)成特征數(shù)據(jù)序列；特征數(shù)據(jù)序列按一定的規(guī)則映射成數(shù)字波形；將轉(zhuǎn)換成代表圖像特征數(shù)據(jù)序列的模擬波形；將波形疊加在復(fù)合視頻信號(hào)的行消隱后肩色同步頭之后的平坦區(qū)；將載有圖像特征數(shù)據(jù)序列脈沖波形的復(fù)合視頻信號(hào)通過相關(guān)電視通道發(fā)送。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述聲像特征數(shù)據(jù)與數(shù)字波形之間的映射關(guān)系是在得到圖像行差特征值后，選擇其后的某一或某些行整行置高或置低來代表或在得到圖像幀差特征數(shù)據(jù)的值后，同樣選擇其后的某一或某些行整行置高或置低來代表，而當(dāng)M個(gè)圖像列差特征數(shù)據(jù)，需用下一幀某些規(guī)定的行分別映射這些數(shù)值，其中有些行會(huì)與映射下幀行差特征的行相互穿插或?qū)⒛硯母黝悎D像特征數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)起來，到下一幀按一定的規(guī)則映射為規(guī)定行高低電平。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述收端子系統(tǒng)聲像特征序列的提取方法為收端子系統(tǒng)從接收的聲音和圖像流中按發(fā)端相同的規(guī)則從接收的圖像信號(hào)中提取代表接收聲像特征數(shù)據(jù)序列的數(shù)字波形。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述收端聲像特征序列的恢復(fù)方法為從接收到的CVBS信號(hào)中取出代表發(fā)端聲像特征數(shù)據(jù)序列HED的模擬波形；用一判讀器將模擬波形恢復(fù)成代表發(fā)送聲像特征數(shù)據(jù)序列的數(shù)字波形。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述收端子系統(tǒng)比較和判斷提取和恢復(fù)的聲像特征數(shù)據(jù)序列的方法為將收端提取的代表接收聲像特征數(shù)據(jù)序列的數(shù)字波形與恢復(fù)的代表發(fā)端聲像特征數(shù)據(jù)序列的數(shù)字波形進(jìn)行比較，從而作出判決。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述收端子系統(tǒng)中用于接收電視信號(hào)的接收單元為高、中視頻接收部分，它與一般電視接收機(jī)相同，它工作于自動(dòng)頻道搜索狀態(tài)；搜到一個(gè)頻道并完成相應(yīng)處理、發(fā)出安全或告警信號(hào)后，開始下一頻道的搜索，并不停地循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電視信號(hào)內(nèi)容傳輸安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其方法，它涉及聲像特征數(shù)據(jù)的提取、發(fā)送和接收監(jiān)測(cè)技術(shù)。它監(jiān)測(cè)的是聲像特征數(shù)據(jù)序列，聲像特征數(shù)據(jù)從聲像信號(hào)自身提取得到，用疊加在播放信號(hào)同步頭后肩色同步頭后的平坦區(qū)的脈沖波形代表。載有聲像特征數(shù)據(jù)序列的圖像信號(hào)通過相關(guān)電視通道發(fā)送后，通過使用安全性監(jiān)測(cè)專用接收機(jī)設(shè)備接收聲像信號(hào)，分別提取接收聲像特征數(shù)據(jù)序列和恢復(fù)發(fā)送的聲像特征數(shù)據(jù)序列，對(duì)兩個(gè)聲像特征數(shù)據(jù)序列進(jìn)行比較，從而判斷傳送的電視信號(hào)是否被修改。本發(fā)明具有監(jiān)測(cè)的對(duì)象與圖像內(nèi)容直接相關(guān)，監(jiān)測(cè)的特征多，同時(shí)用以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)簡(jiǎn)單、可靠，安全性強(qiáng)；電視臺(tái)相關(guān)建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK1512690SQ0215923
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者徐康興, 李建華, 樊曉婷, 徐暉, 王浩 申請(qǐng)人:北京牡丹視源電子有限責(zé)任公司