[发明专利]一种无帧内失真漂移的HEVC视频自适应隐写方法

权利要求书

1.一种无帧内失真漂移的HEVC视频自适应隐写方法，包括隐秘信息嵌入和隐秘信息提取两部分，其特征在于：

所述的隐秘信息嵌入的具体过程为：

步骤1_1：采用H.265/HEVC标准编码器对原始视频进行压缩编码，得到H.265/HEVC视频，在压缩编码过程中保存H.265/HEVC视频中的每帧中的每个编码树单元中的每个编码单元的预测模式和深度、每个编码单元对应的PU划分模式、每个编码单元中的每个像素点的QDST系数；其中，编码树单元的尺寸为64×64，编码单元的尺寸为64×64或32×32或16×16或8×8或4×4；

步骤1_2：按序遍历H.265/HEVC视频中的所有帧，将当前遍历的帧定义为当前帧；

步骤1_3：判断当前帧是否为I帧，如果当前帧为I帧，则执行步骤1_4；如果当前帧不为I帧，则直接执行步骤1_7；

步骤1_4：按序遍历当前帧中的所有尺寸为4×4的编码单元，将当前遍历的尺寸为4×4的编码单元定义为当前单元；

步骤1_5：如果当前单元仅存在相邻的尺寸为4×4的左下方编码单元且左下方编码单元的预测模式的数字标识在区间[2,26]内，及相邻的尺寸为4×4的正下方编码单元且正下方编码单元的预测模式的数字标识在区间[2,10]内；或者，如果当前单元仅存在相邻的尺寸为4×4的右上方编码单元且右上方编码单元的预测模式的数字标识在区间[10,34]内或为1，及相邻的尺寸为4×4的正右方编码单元且正右方编码单元的预测模式的数字标识在区间[26,34]内，则将当前单元作为载体，然后执行步骤1_6；

对于其余情况，对当前单元不作处理，然后直接执行步骤1_6；

步骤1_6：遍历当前帧中下一个尺寸为4×4的编码单元，将其作为当前单元，然后返回步骤1_5继续执行，直至当前帧中的所有尺寸为4×4的编码单元全部遍历完毕，然后执行步骤1_7；

步骤1_7：遍历H.265/HEVC视频中的下一帧，将其作为当前帧，然后返回步骤1_3继续执行，直至H.265/HEVC视频中的所有帧全部遍历完毕，然后执行步骤1_8；

步骤1_8：计算每个载体模拟嵌入1或0时的失真代价值，对于任一个载体，设定该载体为H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中第i行第j列的尺寸为4×4的编码单元，则将该载体模拟嵌入1或0时的失真代价值记为ρ_m,n(i,j)，其中，1≤m≤M，M表示H.265/HEVC视频中包含的帧的总帧数，1≤n≤N，N表示H.265/HEVC视频中的第m帧中包含的编码树单元的总个数，1≤i≤16，1≤j≤16，α和β均为比例系数，α+β＝1，α＜β，φ_m,n(i,j)表示H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中第i行第j列的尺寸为4×4的编码单元中的所有像素点的QDST系数绝对值的分布失真代价值，D_abs,max表示H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中第i行第j列的尺寸为4×4的编码单元中的所有像素点的QDST系数中绝对值最大的QDST系数，符号“||”为取绝对值符号，D_s表示H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中第i行第j列的尺寸为4×4的编码单元中的所有像素点的QDST系数中需要修改的第s个QDST系数，需要修改的第1个QDST系数至第9个QDST系数对应为H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中第i行第j列的尺寸为4×4的编码单元中坐标位置为(0,0)的像素点的QDST系数、坐标位置为(0,2)的像素点的QDST系数、坐标位置为(0,3)的像素点的QDST系数、坐标位置为(2,1)的像素点的QDST系数、坐标位置为(2,2)的像素点的QDST系数、坐标位置为(2,3)的像素点的QDST系数、坐标位置为(3,1)的像素点的QDST系数、坐标位置为(3,2)的像素点的QDST系数、坐标位置为(3,3)的像素点的QDST系数，表示H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中第i行第j列的尺寸为4×4的编码单元的块内失真代价值，Q_step表示H.265/HEVC视频的编码量化步长；

步骤1_9：根据所有载体模拟嵌入1或0时的失真代价值，在设定负载率payload后利用STC编码将给定的隐秘信息序列嵌入到部分载体中，得到部分载体各自对应的含密载体，嵌入优化的方法为：STC编码从隐秘信息序列中选择嵌入的隐秘信息为1时，将作为第一系数优化矩阵，对STC编码选择的载体中的每个像素点的QDST系数进行优化，优化后的QDST系数作为选择的载体对应的含密载体中对应的像素点的QDST系数，对于选择的载体中的任一个像素点，将其QDST系数与第一系数优化矩阵中对应位置的系数相加实现优化；STC编码从隐秘信息序列中选择嵌入的隐秘信息为0时，将作为第二系数优化矩阵，对STC编码选择的载体中的每个像素点的QDST系数进行优化，优化后的QDST系数作为选择的载体对应的含密载体中对应的像素点的QDST系数，对于选择的载体中的任一个像素点，将其QDST系数与第二系数优化矩阵中对应位置的系数相加实现优化；其中，payload∈(0,0.5]，嵌入隐秘信息的载体的个数为载体总数与payload的乘积；

步骤1_10：采用H.265/HEVC标准编码器对原始视频进行压缩编码，在压缩编码的变换量化过程中用含密载体中的QDST系数替换相应位置的原始的QDST系数，压缩编码得到含密视频码流；

所述的隐秘信息提取的具体过程为：

步骤2_1：采用H.265/HEVC标准解码器对含密视频码流进行解码，得到解码视频，在解码过程中保存解码视频中的每帧中的每个编码树单元中的每个编码单元的预测模式和深度、每个编码单元对应的PU划分模式、每个编码单元中的每个像素点的QDST系数；

步骤2_2：按照步骤1_2至步骤1_7的过程，以相同的方式获得解码视频中的所有帧中的所有载体；

步骤2_3：按照步骤1_9中相同的负载率payload，利用STC编码对步骤2_2获得的部分载体进行解码，提取得到隐秘信息序列。

2.根据权利要求1所述的一种无帧内失真漂移的HEVC视频自适应隐写方法，其特征在于所述的步骤1_8中，α＝0.1，β＝0.9。