[发明专利]一种基于视觉感知的3D-HEVC帧间信息隐藏方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉感知的3D‑HEVC帧间信息隐藏方法，其包括信息嵌入和信息提取两部分；在信息嵌入过程中，考虑人眼视觉感知特性，根据立体图像显著模型求出立体显著图像，且结合大津阈值对立体显著图像进行二值化，分为显著块和非显著块；针对不同的区域，利用隐秘信息根据不同的调制规则修改编码量化参数；然后以修正后的编码量化参数对编码树单元进行编码，以完成隐秘信息的嵌入；在信息提取部分中，不需要原始视频的参与，也不需要传输任何边信息，隐秘信息能够盲提取；优点是其结合人眼视觉感知特性，并将P帧和B帧选为嵌入帧，有效地减少了立体视频主观质量的下降，且计算复杂度低，对码率影响小，其还能够实现盲提取。

主权项

1.一种基于视觉感知的3D‑HEVC帧间信息隐藏方法，其特征在于包括信息嵌入和信息提取两部分；所述的信息嵌入部分的具体步骤为：①_1、令S_org表示原始的立体视频，将S_org的左视点彩色视频记为L_org，将S_org的右视点彩色视频记为R_org；并令W表示待嵌入的隐秘信息，W中包含n_W个比特的值，其中，L_org中的左视点彩色图像和R_org中的右视点彩色图像的宽度均为M，L_org中的左视点彩色图像和R_org中的右视点彩色图像的高度均为N，M和N均能被64整除，L_org中包含的左视点彩色图像的总帧数和R_org中包含的右视点彩色图像的总帧数均为F，F≥1，对应表示W中的第n_W个比特的值、第n_W‑1个比特的值、…、第i个比特的值、…、第2个比特的值、第1个比特的值，各自为0或1，1≤i≤n_W；①_2、采用立体图像显著模型，获取L_org中的每帧左视点彩色图像的立体显著图像，将L_org中的第j帧左视点彩色图像的立体显著图像记为然后计算L_org中的每帧左视点彩色图像的立体显著图像的大津阈值，将的大津阈值记为其中，1≤j≤F；同样，采用立体图像显著模型，获取R_org中的每帧右视点彩色图像的立体显著图像，将R_org中的第j帧右视点彩色图像的立体显著图像记为然后计算R_org中的每帧右视点彩色图像的立体显著图像的大津阈值，将的大津阈值记为①_3、将L_org中的每帧左视点彩色图像的立体显著图像分割成个互不重叠的尺寸大小为64×64的图像块，将中的第k个图像块记为然后计算L_org中的每帧左视点彩色图像的立体显著图像中的每个图像块中的所有像素点的像素值的均值，将中的所有像素点的像素值的均值记为接着根据L_org中的每帧左视点彩色图像的立体显著图像中的每个图像块中的所有像素点的像素值的均值和L_org中的每帧左视点彩色图像的立体显著图像的大津阈值，将L_org中的每帧左视点彩色图像的立体显著图像中的每个图像块确定为显著块或非显著块，对于若大于或等于则将确定为显著块；若小于则将确定为非显著块；其中，同样，将R_org中的每帧右视点彩色图像的立体显著图像分割成个互不重叠的尺寸大小为64×64的图像块，将中的第k个图像块记为然后计算R_org中的每帧右视点彩色图像的立体显著图像中的每个图像块中的所有像素点的像素值的均值，将中的所有像素点的像素值的均值记为接着根据R_org中的每帧右视点彩色图像的立体显著图像中的每个图像块中的所有像素点的像素值的均值和R_org中的每帧右视点彩色图像的立体显著图像的大津阈值，将R_org中的每帧右视点彩色图像的立体显著图像中的每个图像块确定为显著块或非显著块，对于若大于或等于则将确定为显著块；若小于则将确定为非显著块；①_4、利用logistics混沌映射产生一个包含n_W个比特的值的二值伪随机序列，将该二值伪随机序列作为密钥，并记为E，然后对W中的每个比特的值与E中的每个比特的值一一对应进行异或，将异或结果作为加密信息，记为W'，其中，对应表示E中的第n_W个比特的值、第n_W‑1个比特的值、…、第i个比特的值、…、第2个比特的值、第1个比特的值，各自为0或1，对应表示W'中的第n_W个比特的值、第n_W‑1个比特的值、…、第i个比特的值、…、第2个比特的值、第1个比特的值，各自为0或1，w'_i为w_i与e_i的异或值；①_5、通过3D‑HEVC标准编码平台，以帧为单位对L_org和R_org进行压缩编码，将当前待编码的L_org中的第j帧左视点彩色图像或R_org中的第j帧右视点彩色图像定义为当前帧，并将当前帧记为P_j；其中，j的初始值为1；①_6、判断P_j是否为P帧或为B帧，如果是，则执行步骤①_7；否则，则执行步骤①_9；①_7、以编码树单元为单位对P_j进行压缩编码，将P_j中当前待编码的第k个编码树单元定义为当前编码块，并记为B_org,j,k；其中，k的初始值为1；①_8a、读取B_org,j,k的编码量化参数，记为QP_org,j,k；并读取W'中的第i'个比特的值w'_i'和第i'+1个比特的值w'_i'+1，然后将w'_i'+1w'_i'转换为十进制数值，记为d_i'，其中，i'的初始值为1，1≤i'≤n_W‑1，w'_i'和w'_i'+1各自为0或1；①_8b、当P_j为L_org中的第j帧左视点彩色图像时，判断QP_org,j,k对4取余的结果是否等于d_i'，如果QP_org,j,k对4取余的结果不等于d_i'，则当为显著块时，利用w'_i'和w'_i'+1向下调制QP_org,j,k，得到B_org,j,k的嵌入有隐秘信息的编码量化参数，记为QP'_org,j,k，然后执行步骤①_8c；当为非显著块时，利用w'_i'和w'_i'+1向上调制QP_org,j,k，得到B_org,j,k的嵌入有隐秘信息的编码量化参数，记为QP'_org,j,k，然后执行步骤①_8c；如果QP_org,j,k对4取余的结果等于d_i'，则直接将QP_org,j,k作为B_org,j,k的嵌入有隐秘信息的编码量化参数，记为QP'_org,j,k，QP'_org,j,k＝QP_org,j,k，然后执行步骤①_8c；其中，QP'_org,j,k＝QP_org,j,k中的“＝”为赋值符号；当P_j为R_org中的第j帧右视点彩色图像时，判断QP_org,j,k对4取余的结果是否等于d_i'，如果QP_org,j,k对4取余的结果不等于d_i'，则当为显著块时，利用w'_i'和w'_i'+1向下调制QP_org,j,k，得到B_org,j,k的嵌入有隐秘信息的编码量化参数，记为QP'_org,j,k，然后执行步骤①_8c；当为非显著块时，利用w'_i'和w'_i'+1向上调制QP_org,j,k，得到B_org,j,k的嵌入有隐秘信息的编码量化参数，记为QP'_org,j,k，然后执行步骤①_8c；如果QP_org,j,k对4取余的结果等于d_i'，则直接将QP_org,j,k作为B_org,j,k的嵌入有隐秘信息的编码量化参数，记为QP'_org,j,k，QP'_org,j,k＝QP_org,j,k，然后执行步骤①_8c；①_8c、判断QP'_org,j,k是否在[0,51]范围之内，如果是，则直接执行步骤①_8d；否则，当QP'_org,j,k>51时，利用w'_i'和w'_i'+1向下调制QP_org,j,k，重新得到B_org,j,k的嵌入有隐秘信息的编码量化参数QP'_org,j,k，然后执行步骤①_8d；当QP'_org,j,k<0时，利用w'_i'和w'_i'+1向上调制QP_org,j,k，重新得到B_org,j,k的嵌入有隐秘信息的编码量化参数QP'_org,j,k，然后执行步骤①_8d；①_8d、采用QP'_org,j,k对B_org,j,k进行压缩编码，至此已完成B_org,j,k的隐秘信息嵌入过程；当编码完B_org,j,k后，判断B_org,j,k是否为skip块，如果是，则直接执行步骤①_8e；否则，令i'＝i'+2，然后执行步骤①_8e；其中，i'＝i'+2中的“＝”为赋值符号；①_8e、令k＝k+1，将P_j中下一个待编码的编码树单元作为当前编码块，并记为B_org,j,k，然后返回步骤①_8a继续执行，直至P_j中的所有编码树单元均编码完毕，再执行步骤①_9；其中，k＝k+1中的“＝”为赋值符号；①_9、令j＝j+1，将L_org中下一帧待编码的左视点彩色图像或R_org中下一帧待编码的右视点彩色图像作为当前帧，并将当前帧记为P_j；然后返回步骤①_6继续执行，直至L_org中的所有左视点彩色图像和R_org中的所有右视点彩色图像均编码完毕，得到嵌入有隐秘信息的视频流；其中，j＝j+1中的“＝”为赋值符号；①_10、将产生密钥E的初始值信息传送到信息提取端；所述的信息提取部分的具体步骤为：②_1、将嵌入有隐秘信息的视频流定义为目标视频流，记为str.bin_dec；②_2、根据信息嵌入端发送的产生密钥E的初始值信息，利用logistics混沌映射产生一个与信息嵌入端相同的密钥E；②_3、以帧为单位解析str.bin_dec，将str.bin_dec中当前待解析的帧定义为当前帧；②_4、判断当前帧是否为P帧或为B帧，如果是，则执行步骤②_5；否则，执行步骤②_8；②_5、以编码树单元为单位解析当前帧，将当前帧中当前待解析的编码树单元定义为当前解析块；②_6、判断当前解析块是否为skip块，如果是，则执行步骤②_7；否则，解析出当前解析块的嵌入有隐秘信息的编码量化参数，记为QP'_dec，然后计算QP'_dec对4取余的结果，记为d'_dec，接着将d'_dec转换为二进制数，得到从当前解析块中提取出的两个比特的值，至此已完成当前解析块的隐秘信息提取过程，再执行步骤②_7；其中，d'_dec为0、1、2或3；②_7、将当前帧中下一个待解析的编码树单元作为当前解析块，然后返回步骤②_6继续执行，直至当前帧中的所有编码树单元均处理完毕，再执行步骤②_8；②_8、将str.bin_dec中下一帧待解析的帧作为当前帧，然后返回步骤②_4继续执行，直至str.bin_dec中的所有帧均处理完毕，完成隐秘信息提取；②_9、将提取得到的n_W个比特的值构成加密信息，记为W'_dec，然后对W'_dec中的每个比特的值与E中的每个比特的值一一对应进行异或，将异或结果作为解密的隐秘信息，记为W_dec，其中，对应表示W'_dec中的第n_W个比特的值、第n_W‑1个比特的值、…、第i个比特的值、…、第2个比特的值、第1个比特的值，各自为0或1，对应表示W_dec中的第n_W个比特的值、第n_W‑1个比特的值、…、第i个比特的值、…、第2个比特的值、第1个比特的值，各自为0或1。