[发明专利]一种基于标志位参数修改的大容量无损HEVC信息隐藏方法

说明书

本发明公开了一种基于标志位参数修改的大容量无损HEVC信息隐藏方法；该方法包括秘密信息嵌入和提取两个部分，嵌入部分步骤为：循环处理视频中的预测块，对使用了AMVP的预测块计算其距离值；对符合阈值要求的预测块，获取其预测运动向量标志值，嵌入1比特秘密信息；把修改后的数据重新熵编码写回视频码流。提取部分步骤为：循环处理视频中的预测块，对使用了AMVP且符合阈值要求的预测块，提取1比特秘密信息；重复提取直到所有秘密信息提取完毕。本发明针对HEVC编码视频，创造性地在使用了AMVP的预测块中进行秘密信息的嵌入，优点是在保证视频质量无损的条件下，实现了较大的嵌入容量，具有良好的实时性能。

技术领域

本发明涉及一种以数字编码视频为载体的信息隐藏技术，具体涉及一种基于标志位参数修改的大容量无损高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)信息隐藏方法。

背景技术

基于视频的信息隐藏技术可以有效解决大容量信息的隐秘传输等问题，具有十分重要的研究价值。HEVC/H.265是由ITU‐T的VCEG和ISO/IEC的MPEG联合开发的新一代视频编码标准，相对于H.264/AVC，HEVC具有更高的压缩比率，在相同码率下可以有更好的视频质量，对于高清、超清等视频编码压缩处理有更加出色的性能表现。现有视频信息隐藏方法大多基于H.264/AVC标准，基于HEVC标准的隐藏方法不多。传统的视频信息隐藏方法大多数基于帧内预测模式、运动向量以及变换残差系数来嵌入秘密信息。

王家骥等人于2014年在期刊《光电子·激光》发表论文《一种基于帧内预测模式的HEVC视频信息隐藏算法》，针对纹理复杂度高的帧内4×4亮度块调制预测模式，利用拉格朗日率失真模型自适应选取帧内编码模式，以决定是否嵌入隐秘信息。2015年9月，徐健等人在期刊《光电子·激光》中发表论文《一种基于预测模式差值的HEVC信息隐藏算法》，结合HEVC编码的特点，针对帧内预测模式的特性，对连续两个帧内4×4亮度块预测编码过程中具有方向性的33种预测模式，建立隐秘信息与预测模式差值的映射关系，根据拉格朗日率失真模型调制预测模式实现信息的嵌入。然而，帧内预测使用频率不高，限制了这两种方法的嵌入容量，此外，这两种方法的嵌入速度较慢，影响了其实用性。

在利用运动向量方面，李松斌等人于2016年在期刊《计算机学报》发表论文《一种基于运动矢量空间编码的HEVC信息隐藏方法》，其基本原理是利用空间编码的方法对运动向量进行修改从而嵌入秘密信息，该方法修改方便直接，但嵌入容量不大。在残差系数修改方面，Po‐Chun Chang等人总结了H.264/AVC视频隐写方法，在期刊《Journal of VisualCommunication&Image Representation》上发表论文《A DCT/DST‐based errorpropagation‐free data hiding algorithm for HEVC intra‐coded frames》，论文对离散余弦变换和离散正弦变换进行分析，在系数块中特定的位置嵌入信息，防止误差传播到其他相邻块，较好保持了视频质量，但是嵌入容量不大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于标志位参数修改的大容量无损HEVC编码视频信息隐藏方法，该方法有效地克服了现有视频信息隐藏方法造成视频质量下降，嵌入容量不足等缺点，可以高效快速地对HEVC编码视频进行秘密信息的嵌入和提取。

不同于传统的嵌入方式，本发明结合HEVC视频编码标准的特点，提出一种基于预测运动向量标志位参数修改的大容量无损信息隐藏方法，对使用高级运动向量预测的预测单元，修改其预测运动向量标志值来嵌入密信，并根据标志值的变化匹配修改对应的运动向量残差，从而保证修改前后运动向量保持不变，实现了秘密信息嵌入前后视频质量的完好无损。通过设定阈值，可有效控制嵌入容量和视频比特率增长。秘密信息提取过程只需要解码获取运动向量的标志值即可得到秘密信息。整个方法的嵌入和提取过程都只在HEVC视频码流的解码过程中实现，不需要进行复杂的编码过程，具有低复杂度、不影响视频质量、高实时性的优点。