一種大容量的hevc視頻信息隱藏方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種信息隱藏技術(shù)，尤其是涉及一種大容量的HEVC視頻信息隱藏方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著多媒體的廣泛應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字化信息的應(yīng)用與傳播已成為 人們生活不可或缺的組成部分。同時(shí)，數(shù)字化信息被仿造、篡改和攻擊的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，信 息安全問(wèn)題日益凸顯。而信息隱藏技術(shù)對(duì)遏制數(shù)字化多媒體的非法使用、保護(hù)信息免受干 擾和破壞起著重要的作用。
[0003] HEVC是由國(guó)際電信組織和移動(dòng)視頻專家組制定的新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，是繼 H.264/AVC之后的高性能視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，核心目標(biāo)是在H.264/AVC的基礎(chǔ)上編碼效率有重大 提升，特別是針對(duì)高清視頻的處理。HEVC高效的壓縮性能和處理能力使其在高清、超高清等 視頻應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。研究基于HEVC標(biāo)準(zhǔn)的視頻信息隱藏算法具有較高的理論價(jià) 值和現(xiàn)實(shí)意義，目前基于H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的視頻信息隱藏算法研究比較成熟，而基于HEVC標(biāo) 準(zhǔn)的視頻fg息隱臧算法尚處在起步階段。
[0004] 基于H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的視頻信息隱藏算法有如基于修改DCT系數(shù)、調(diào)制運(yùn)動(dòng)矢量信 息和調(diào)制預(yù)測(cè)模式的隱藏方案等。在針對(duì)幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的H.264/AVC信息隱藏算法研究中， 如：HU Yang,ZHANG Chun-tian，SU Yu-ting·Information hiding for H.264/AVC[J] ? Acta Electronica Sinica,2008,36(4) :690-694.(胡洋，張春田，蘇育挺，基于H.264/AVC 的視頻信息隱藏算法，電子學(xué)報(bào)，2008年36卷第四期，690-694頁(yè))提出的視頻信息隱藏算法 是通過(guò)調(diào)制幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，根據(jù)幀內(nèi)4X4亮度塊的預(yù)測(cè)模式和隱秘信息的映射關(guān)系完成嵌 入，然而由于映射關(guān)系是根據(jù)對(duì)多個(gè)視頻測(cè)試序列的統(tǒng)計(jì)結(jié)果建立的，而不同的視頻測(cè)試 序列可能存在差異性，因此該視頻信息隱藏算法不具有普遍適用性。又如:Yang G B，Li J J,He Y L,Kang Z ff.An information hiding algorithm based on intra-prediction modes and matrix coding for H.264/AVC video stream[J].AEU-International Journal of Electronics and Communications ,2011,65(4): 331-337.(一種基于幀內(nèi)預(yù) 測(cè)模式和矩陣編碼的H. 264/AVC信息隱藏算法，國(guó)際電子與通信雜志，2011年65卷第四期， 331-337頁(yè))提出的信息隱藏算法是通過(guò)引入矩陣編碼，建立隱秘信息和預(yù)測(cè)模式的映射關(guān) 系，在三個(gè)幀內(nèi)4X4亮度塊中嵌入兩比特隱秘信息，只需修改一位預(yù)測(cè)模式。再如:Xu D W, Wang R D,ffang J C.Prediction mode modulated data-hiding algorithm for H.264/ AVC[J] .Journal of Real-Time Image Processing,2012,7(4) :205-214.(徐達(dá)文，王讓 定，王家驥，基于修改預(yù)測(cè)模式的H. 264/AVC信息隱藏算法，實(shí)時(shí)圖像處理學(xué)報(bào)，2012年第七 卷第四期，205-214頁(yè))提出的信息隱藏算法是根據(jù)隱秘信息與預(yù)測(cè)模式的映射關(guān)系，調(diào)制 最優(yōu)預(yù)測(cè)模式為與隱秘信息奇偶性相同且率失真代價(jià)值最小的預(yù)測(cè)模式完成信息嵌入。
[0005] 上述基于H. 264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的視頻信息隱藏算法并不能直接用于基于HEVC標(biāo)準(zhǔn)的視 頻信息隱藏，而現(xiàn)有的基于HEVC標(biāo)準(zhǔn)的視頻信息隱藏算法如Chang P C，Chung K L，Chen J J,et al.A DCT/DST-based error propagation-free data hiding algorithm for HEVC intra-coded frames[J].Journal of Visual Communication and Image Representation，2013.(-種基于DCT/DST的抑失真漂移HEVC幀內(nèi)編碼信息隱藏算法，視覺(jué) 傳達(dá)與圖像再現(xiàn)雜志，2013年），其可以有效地控制幀內(nèi)失真漂移，減弱幀內(nèi)失真漂移的累 積效應(yīng)，提高HEVC視頻信息隱藏算法的視覺(jué)效果，然而該算法的隱秘信息嵌入容量較小。因 此，有必要研究一種在保證視頻主客觀質(zhì)量的前提下提高隱秘信息嵌入容量的基于HEVC標(biāo) 準(zhǔn)的視頻信息隱藏方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大容量的HEVC視頻信息隱藏方法，其在保 證視頻主客觀質(zhì)量的前提下，能夠有效地提高隱秘信息嵌入容量。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種大容量的HEVC視頻信息隱藏 方法，其特征在于包括隱秘信息隱藏和隱秘信息提取兩部分，所述的隱秘信息隱藏部分的 具體步驟如下：
[0008] ①」、確立11個(gè)預(yù)測(cè)模式分組，每個(gè)預(yù)測(cè)模式分組包含4個(gè)預(yù)測(cè)模式；
[0009] φ_2、將待處理的HEVC視頻中當(dāng)前待處理的幀定義為當(dāng)前幀；
[0010] φ_3、判斷當(dāng)前幀是否為I幀，如果是，則執(zhí)行步驟φ_4;否則，執(zhí)行步驟①_10;
[0011] ?_4、將當(dāng)前幀中當(dāng)前待處理的幀內(nèi)4X4亮度塊定義為當(dāng)前塊；
[0012] φ_5、提取當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式;并從待嵌入的隱秘信息中提取出第j位比特信 息和第j+Ι位比特信息，其中，j的初始值為1，1< j<J，J表示待嵌入的隱秘信息的長(zhǎng)度；
[0013] φ_6、如果當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式僅出現(xiàn)在1個(gè)預(yù)測(cè)模式分組中，則將該預(yù)測(cè)模式 分組確定為當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式所屬的預(yù)測(cè)模式分組，如果當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式出現(xiàn) 在多個(gè)預(yù)測(cè)模式分組中，則從這多個(gè)預(yù)測(cè)模式分組中任選1個(gè)預(yù)測(cè)模式分組，并確定為當(dāng)前 塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式所屬的預(yù)測(cè)模式分組;然后根據(jù)提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信 息及當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式所屬的預(yù)測(cè)模式分組，進(jìn)行當(dāng)前塊的隱秘信息嵌入操作，具體 過(guò)程為：
[0014] 當(dāng)提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信息為"00"時(shí)，判斷當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模 式是否為其所屬的預(yù)測(cè)模式分組中的第1個(gè)預(yù)測(cè)模式，如果是，則不修改當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè) 模式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前塊的隱秘信息嵌入操作，并對(duì)當(dāng)前塊不進(jìn)行重新編碼，然后執(zhí)行步驟①_7;否 貝1J，將當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式修改為其所屬的預(yù)測(cè)模式分組中的第1個(gè)預(yù)測(cè)模式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前 塊的隱秘信息嵌入操作，并采用修改后的預(yù)測(cè)模式對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行重新編碼，然后執(zhí)行步驟 ①_7;
[0015] 當(dāng)提取的第j + Ι位比特信息和第j位比特信息為"〇1"時(shí)，判斷當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模 式是否為其所屬的預(yù)測(cè)模式分組中的第2個(gè)預(yù)測(cè)模式，如果是，則不修改當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè) 模式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前塊的隱秘信息嵌入操作，并對(duì)當(dāng)前塊不進(jìn)行重新編碼，然后執(zhí)行步驟①_7;否 貝1J，將當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式修改為其所屬的預(yù)測(cè)模式分組中的第2個(gè)預(yù)測(cè)模式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前 塊的隱秘信息嵌入操作，并采用修改后的預(yù)測(cè)模式對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行重新編碼，然后執(zhí)行步驟 ①_7;
[0016] 當(dāng)提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信息為"10"時(shí)，判斷當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模 式是否為其所屬的預(yù)測(cè)模式分組中的第3個(gè)預(yù)測(cè)模式，如果是，則不修改當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè) 模式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前塊的隱秘信息嵌入操作，并對(duì)當(dāng)前塊不進(jìn)行重新編碼，然后執(zhí)行步驟①_7;否 貝1J，將當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式修改為其所屬的預(yù)測(cè)模式分組中的第3個(gè)預(yù)測(cè)模式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前 塊的隱秘信息嵌入操作，并采用修改后的預(yù)測(cè)模式對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行重新編碼，然后執(zhí)行步驟 ①_7;
[0017]當(dāng)提取的第j+?位比特信息和第j位比特信息為"11"時(shí)，判斷當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模 式是否為其所屬的預(yù)測(cè)模式分組中的第4個(gè)預(yù)測(cè)模式，如果是，則不修改當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè) 模式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前塊的隱秘信息嵌入操作，并對(duì)當(dāng)前塊不進(jìn)行重新編碼，然后執(zhí)行步驟①_7;否 貝1J，將當(dāng)前塊的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式修改為其所屬的預(yù)測(cè)模式分組中的第4個(gè)預(yù)測(cè)模式實(shí)現(xiàn)當(dāng)前 塊的隱秘信息嵌入操作，并采用修改后的預(yù)測(cè)模式對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行重新編碼，然后執(zhí)行步驟 ①_7;
[0018] φ_7、如果當(dāng)前塊編碼時(shí)的率失真代價(jià)值小于當(dāng)前塊所在的8X8編碼塊編碼時(shí)的 率失真代價(jià)值且小于當(dāng)前塊所在的16 X 16編碼塊編碼時(shí)的率失真代價(jià)值且小于當(dāng)前塊所 在的32X32編碼塊編碼時(shí)的率失真代價(jià)值且小于當(dāng)前塊所在的64X64編碼塊編碼時(shí)的率 失真代價(jià)值，則令j = j+2，然后執(zhí)行步驟〇)_8，其中，j = j+2中的"="為賦值符號(hào)；
[0019] 如果當(dāng)前塊編碼時(shí)的率失真代價(jià)值大于當(dāng)前塊所在的8 X 8編碼塊編碼時(shí)的率失 真代價(jià)值或大于當(dāng)前塊所在的16X16編碼塊編碼時(shí)的率失真代價(jià)值或大于當(dāng)前塊所在的 32 X 32編碼塊編碼時(shí)的率失真代價(jià)值或大于當(dāng)前塊所在的64 X 64編碼塊編碼時(shí)的率失真 代價(jià)值，則保持j不變，然后執(zhí)行步驟①_8;
[0020] φ_8、將當(dāng)前幀中下一個(gè)待處理的幀內(nèi)4X4亮度塊作為當(dāng)前塊，然后返