專利名稱：一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，具體地說就是將有效信息幀穿插入大量冗余信息幀中，并通過同步高速開關眼鏡選擇有效信息幀，從而達到信息的隱藏和還原。
背景技術：
隨著技術的發(fā)展和人們生活水平的提高，信息通訊越來越變成人與人彼此之間交流的主要手段，與此同時，信息安全愈發(fā)成為人們關注的問題。按照以往的技術，可以通過數(shù)字水印技術對數(shù)字化數(shù)據(jù)化的圖片、聲音和視覺作品處理達到隱藏秘密信息的效果。而對于某些應用場合，需要實時隱藏重要信息，這部分信息可能是靜態(tài)的圖片，可能是動態(tài)的視頻。在公共場合，人們也面臨這樣的信息安全問題，例如取款信息的保護等。通常人們無法回避這樣的情況，主要通過個人的保護意識來保證信息的安全，往往不能被以上所提技術所解決。因此，本發(fā)明提出的一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，該技術可以很好的解決這些問題，成為信息隱藏技術領域研究的新途徑。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術問題是針對圖像信息公開性而導致的難以隱藏的安全性問題，提供一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術。為了解決上述技術問題，本發(fā)明公開了一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，包括以下步驟步驟一，使用高刷新率顯示設備作為顯示介質；步驟二，用高速并行計算的控制設備計算產(chǎn)生冗余幀并穿插于視頻中；步驟三，將可高速切換開關的立體眼鏡連接至上述控制設備；步驟四，高速并行計算的控制設備產(chǎn)生解碼信息并控制眼鏡以高速開關的方式過濾冗余幀信息進而觀察到被隱藏的信息本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述顯示部件由高刷新率顯示設備與開關動作時延可達Ims 級別的高速開關眼鏡構成，所述的高速并行計算的控制設備包括隨機數(shù)產(chǎn)生部件、存儲部件和處理核心等部分；所述高速并行計算的控制設備處理核心采用高速MPU(Microprocessor Unit微處理器)核，接收由隨機數(shù)產(chǎn)生器所產(chǎn)生的二進制序列并從存儲部件中選取相應的圖像傳輸至高刷新率的顯示設備，序列元素為1時選取信息圖像，為0時選取冗余圖像，并轉發(fā)二進制序列到高速開關眼鏡以同步眼鏡通斷。所述高速開關眼鏡通過線纜接口接收由處理核心同步的二進制序列，并根據(jù)序列確定眼鏡的開關狀態(tài)，過濾高刷新率顯示設備上的冗余信息；所述隨機數(shù)產(chǎn)生器，在高速并行計算的控制設備內(nèi)綜合產(chǎn)生，采用硬件乘加器以及移位寄存器產(chǎn)生隨機數(shù)序列，并向處理核心傳輸。
所述存儲器件使用高容量FLASH (屬于內(nèi)存器件的一種，是一種不揮發(fā)性內(nèi)存)存儲器，存儲關鍵信息圖像以及具有一定意義的冗余信息圖像，經(jīng)由處理器控制傳輸至高刷新率顯示設備；本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述的顯示圖像由信息圖像幀與冗余圖像幀組成，通過隨機數(shù)產(chǎn)生的二進制隨機序列將有效圖像幀穿插于冗余圖像幀中，以獲得對有效信息的隱藏。上述二進制序列由隨機數(shù)產(chǎn)生器即時產(chǎn)生，其中“0”與“ 1”按照一定的比例混合，冗余信息也具有一定的意義，可以對抗高速攝像機拍攝分析攻擊。而使用者佩戴的眼鏡可以通過二進制序列正確過濾冗余信息從而獲得有效信息。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，如

圖1所示，該技術系統(tǒng)構成主要包括以下單元高刷新率顯示設備，高速并行計算的控制設備，高速開關眼鏡。所述的高幀率顯示設備為本系統(tǒng)主要的輸出設備，由于信息隱藏技術的關鍵在于增加冗余信息幀，所以需要高刷新率顯示屏作為介質。高刷新率要求點亮時間短，不能有余輝，傳統(tǒng)LCD (Liquid Crystal Display，液晶顯示屏)刷新頻率在幾十赫茲到幾百赫茲范圍內(nèi)，遠不能達到要求，而LED (Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)點亮時間在幾納秒到幾百納秒范圍內(nèi)，因此選用LED顯示屏作為顯示介質。LED顯示屏會直接根據(jù)FPGA傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)進行顯示。人眼視覺暫留時間約為0.0 至0.2s，要觀察到正常的動態(tài)顯示，視頻幀率需要在一定頻率以上，一般認為超過12-16HZ就是連續(xù)的了，例如電影采用每秒M幀，電視機采用每秒25-30幀(隔行掃描時每秒50-60場)，所以兩張信息幀之間的時間間隔要在20毫秒左右，而我們選用IOOHz有效信息幀的參數(shù)，足夠顯示連續(xù)的動態(tài)圖像而不會有任何畫面滯留等問題。為了得到更好的視覺效果，我們實際選用的LED顯示屏是SMD (Surface Mounted Devices，表面貼裝器件)戶內(nèi)全彩屏，像素128*128RGB，長度1米*1米，顯示顆粒間距約 7. 9毫米。所述的高速開關眼鏡作為信息隱藏的關鍵設備，需要接受由處理核心送來的相應信息。FPGA上的處理核心在時鐘的同步校準下，將接收到的二進制序列送至開關眼鏡，控制其濾除干擾幀。為了精確地篩選信息幀，去除干擾幀，高速開關眼鏡的開關頻率要在顯示設備頻率之上，即至少1000Hz，也就是說，眼鏡兩次動作的時間間隔要小于1毫秒。我們實際采用的是主動式快門立體眼鏡，工作參數(shù)達到上述要求，接口可以采用無線或USB (Universal Serial BUS，通用串行總線)。為了防上同步信息被竊取，導致其他眼鏡也能得到同步信息而看到濾去干擾幀的圖像，我們選用通過線纜方式將上述眼鏡連接至控制設備，即通過USB 口進行數(shù)據(jù)傳輸。所述高速并行計算的控制設備可以采用FPGA (Field-Programmable Gate Array, 現(xiàn)場可編程門陣列)。FPGA內(nèi)集成系統(tǒng)的四個部分，即存儲器，隨機數(shù)產(chǎn)生器1 (用于產(chǎn)生選擇有效信息或者冗余信息的隨機數(shù))、隨機數(shù)產(chǎn)生器2 (用于在冗余信息中隨機選擇)、處理器控制核心。使用FPGA綜合成隨機產(chǎn)生器，采用硬件結構計算產(chǎn)生隨機數(shù)，可以大幅度提高計算速度。由于FPGA內(nèi)含有大量邏輯資源，包括硬件乘加器等，而產(chǎn)生隨機數(shù)采用取余數(shù)算法時，僅需要乘法、加法和移位操作，這些都是可以通過硬件完成計算，因此每秒產(chǎn)生1000 點完全可行。所述隨機數(shù)產(chǎn)生器，采用下述公式計算產(chǎn)生1-32768范圍內(nèi)偽隨機數(shù)next = result*l103515245+12345result = (next/65536) % 32768其中乘法通過乘法器完成，加法通過加法器完成，而除法與取余可以通過對結果進行移位完成，將next不斷反饋即可產(chǎn)生近似均勻分布的偽隨機數(shù)，其產(chǎn)生的數(shù)字期望接近16384。在隨機數(shù)產(chǎn)生器中，為了產(chǎn)生“1”的期望為α的偽隨機數(shù)，將result通過一個比較值為α*32768的比較器，小者為1，大者為0，得到為“1”的期望為α的二進制序列。 而在隨機數(shù)產(chǎn)生器2中，由于冗余圖像數(shù)量多(如選為1024幅)，可以將產(chǎn)生的隨機數(shù)移位后來確定使用哪幅圖像。如圖2所示，隨機數(shù)產(chǎn)生器由隨機數(shù)產(chǎn)生部件與控制器兩部分組成。在隨機數(shù)產(chǎn)生部件中，將數(shù)據(jù)流一次通過乘法器、加法器、移位寄存器，僅需要廣4個時鐘周期就可以完成一次計算。隨機數(shù)產(chǎn)生部件外接硬件控制器。控制器提供400MHz高速時鐘與處理器控制核心的控制接口，400MHz時鐘保證了可以以相對于處理器控制核心的高速產(chǎn)生隨機數(shù)據(jù)。隨機數(shù)產(chǎn)生器控制器接收處理器控制核心的脈沖信號，當處理器向隨機數(shù)控制器發(fā)送脈沖信號時，控制器向隨機數(shù)產(chǎn)生部件提供一個數(shù)據(jù)產(chǎn)生所需要的完整時鐘，當數(shù)據(jù)產(chǎn)生好時向處理器控制核心發(fā)送數(shù)據(jù)準備好信號以便控制器核心查詢，由于隨機數(shù)產(chǎn)生器采用的400MHz時鐘非?？觳⑶姨峁┝藬?shù)據(jù)準備好查詢信號，處理器就可以在一個機器周期內(nèi)穩(wěn)定地獲取下一幀所對應的隨機數(shù)據(jù)。隨機數(shù)產(chǎn)生器控制器內(nèi)部可以通過一個狀態(tài)機來完成所需要操作，其流程如下1、時鐘閘門關閉，計數(shù)器歸0，數(shù)據(jù)準備好接口清零。2、接收到處理核心發(fā)送的開啟脈沖，打開時鐘閘門，根據(jù)時鐘計數(shù)。3、計數(shù)器達到4時關閉時鐘閘門，使能數(shù)據(jù)準備好信號。 4、當數(shù)據(jù)已讀信號為高電平時，將數(shù)據(jù)準備好信號置0，轉步驟1。所述的FPGA控制核心使用PowerPC (一種RISC架構的CPU，其基本的設計源自IBM 的 POWER (Performance Optimized With Enhanced RISC 的縮寫)架構)核，由于不需要多任務操作，僅需要使用MandAl0ne(以獨立進程模式運行)操作系統(tǒng)。為了提高處理速度以及擴大緩沖數(shù)據(jù)存儲容量，使用DDR(Double Data Rate雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器) 作為系統(tǒng)內(nèi)存，主要用于緩存即將顯示的圖片數(shù)據(jù)等?？刂坪诵目偩€上需要配備與隨機數(shù)產(chǎn)生器、LED顯示屏以及FLASH存儲器的接口以完成系統(tǒng)之間的互連。本發(fā)明中整個流程如圖3所示，包括如下步驟1、向隨機數(shù)產(chǎn)生器發(fā)送開啟脈沖。2、查詢隨機數(shù)產(chǎn)生器1的數(shù)據(jù)準備好接口。3、隨機產(chǎn)生器1數(shù)據(jù)準備好時，讀取二進制數(shù)據(jù)，并發(fā)送數(shù)據(jù)已讀信號。4、若產(chǎn)生的隨機數(shù)為1，則轉流程5，如產(chǎn)生的隨機數(shù)為0，則轉流程7。5、從存儲介質中讀取下一有效幀圖像信息，緩存于DDR中。6、將緩存的圖像數(shù)據(jù)按照LED屏接口形式發(fā)送至LED屏幕顯示，轉流程9。
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7、讀取隨機數(shù)產(chǎn)生器2產(chǎn)生的數(shù)值，從存儲介質中根據(jù)數(shù)值選擇冗余幀信息并緩存。8、將緩存的數(shù)據(jù)發(fā)送至LED顯示屏顯示。9、檢查1000Hz時鐘信息，若1000Hz時鐘脈沖到來，轉流程1。所述的存儲介質可采用CF卡(Compact Flash)。FPGA內(nèi)一般配有系統(tǒng)ACE控制器 (System ACE Compact Flash Controller)，采用此方案時可以支持高容量的CF存儲(如 2GB或以上)，完全滿足了大量數(shù)據(jù)的存儲需要，同時也容易被處理器核心讀出與使用。由于所述隨機數(shù)產(chǎn)生器、處理核心以及存儲介質位于同一塊FPGA片內(nèi)，片內(nèi)連接提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，同時也加強了同步穩(wěn)定性。對于所述的處理器核心PowerPC，根據(jù)從隨機數(shù)產(chǎn)生器1處獲得的二進制序列讀取在存儲介質內(nèi)的相關圖片信息，序列元素為1時讀取有效圖片幀信息并顯示，序列元素為0時，根據(jù)隨機數(shù)產(chǎn)生器2的數(shù)值選取冗余圖片幀信息并顯示。步驟四，所述的高速開關眼鏡可以使用3D眼鏡；FPGA在處理核心統(tǒng)一校準下，將接收到的二進制序列經(jīng)由USB協(xié)議送至高速開關眼鏡。由于眼鏡的動作時間可以在毫秒以下，能承擔高速率的開關顯示，達到過濾冗余信息的效果。使得佩戴眼鏡的觀察者看到正確的畫面。本發(fā)明中整個流程包括如下步驟步驟1，兩個隨機數(shù)產(chǎn)生器通過乘、加移位和比較產(chǎn)生相應的二進制隨機數(shù)與冗余圖像選擇隨機數(shù)；步驟2，PowerPC處理核控制隨機數(shù)產(chǎn)生器，讀取產(chǎn)生的隨機數(shù)值。步驟3，根據(jù)相應的隨機數(shù)值選擇并讀取存儲介質里的圖像信息(有效信息或冗余信息)，存入DDR內(nèi)存中緩存。步驟4，將緩存的圖像信息顯示在IXD顯示屏上步驟5，將二進制序列同步地通過USB 口向高速開關眼鏡轉發(fā)；步驟6，高速開關眼鏡隨時根據(jù)接收的隨機序列控制開關。步驟7，通過眼鏡觀察顯示屏，可獲得正確的有效圖像信息。本發(fā)明提供了一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術的思路及解決方法，實現(xiàn)該技術方案的具體細節(jié)和技術參數(shù)很多，如可以采用不同的隨機數(shù)產(chǎn)生方法改善有效幀的插入、屏幕顯示參數(shù)根據(jù)應用場合進行合理的修改等，以上所述的實現(xiàn)方法和參數(shù)僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
權利要求
1.一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，其特征在于，包括以下步驟 步驟一，使用高刷新率顯示設備作為顯示介質；步驟二，用高速并行計算的控制設備計算產(chǎn)生冗余幀并穿插于視頻中； 步驟三，將可高速切換開關的立體眼鏡連接至上述控制設備； 步驟四，上述控制設備產(chǎn)生解碼信息并控制眼鏡以高速開關的方式過濾冗余幀信息進而觀察到被隱藏的信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，其特征在于，所述顯示部件由高刷新率顯示設備與高速開關眼鏡構成，所述的高速并行計算的控制設備包括隨機數(shù)產(chǎn)生部件、存儲部件和處理核心等部分；所述高刷新率顯示設備接收處理核心傳輸?shù)母邘蕡D像數(shù)據(jù)并顯示； 所述可高速開關眼鏡接收來自處理核心同步產(chǎn)生的二進制序列，依此選擇通、閉狀態(tài)， 過濾高刷新率顯示設備上的冗余信息；所述隨機數(shù)產(chǎn)生部件通過高速并行計算的控制設備綜合產(chǎn)生，采用硬件結構產(chǎn)生隨機數(shù)二進制序列并向處理核心傳輸，獲得穿插圖像序列；所述高速并行計算的控制設備處理核心根據(jù)上述二進制序列從存儲介質獲取圖像并傳輸至高幀率的顯示設備，并將二進制序列發(fā)送至高速開關眼鏡以控制其開關狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，其特征在于，所述高刷新率顯示設備可顯示的幀率比一般的顯示設備高，其中包含的有效信息幀，根據(jù)二進制隨機序列穿插在冗余幀中，可以保證顯示的流暢和性能的安全。冗余幀遮蓋關鍵信息使得圖像信息被隱藏，而連接至處理核心的高速開關眼鏡過濾掉冗余幀以使得觀察者獲得正確信息。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，其特征在于，所述冗余幀也由有意義的干擾信息幀組成，以保證高幀率顯示時能防止高速攝像機拍攝并分析破解攻擊；所述可高速開關眼鏡，通過線纜方式連接在系統(tǒng)上，以保證同步信息的隱秘性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于高幀率視頻顯示的信息隱藏技術，包括以下步驟使用可實現(xiàn)高刷新率顯示設備作為顯示介質；用高速并行計算的控制設備計算產(chǎn)生冗余幀并穿插于上述高幀率視頻中；將可高速開關的立體眼鏡連接至高速并行計算的控制設備；高速并行計算的控制設備產(chǎn)生解碼信息，并控制上述立體眼鏡通過開關過濾冗余幀信息進而觀察到被隱藏的信息；由此構成本發(fā)明所述的高幀率視頻顯示的信息隱藏技術。本發(fā)明通過創(chuàng)新性的方法對視頻信息進行信息隱藏，降低了傳統(tǒng)視頻信息隱藏的復雜性，同時也保證了信息的安全性。
文檔編號G09G3/32GK102542993SQ20121006314
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權日2012年3月12日
發(fā)明者何雨蘭, 朱毅, 沈慶宏, 袁杰, 邵真天, 郭夏瑋, 都思丹, 陳錫顯, 顧鵬 申請人:南京大學