[发明专利]一种基于MVD码字映射的加密域H.264/AVC视频数据隐藏方法

摘要

本发明公开了一种基于MVD码字映射的加密域H.264/AVC视频数据隐藏方法，其在H.264/AVC视频加密中，对Intra_4×4预测模式的宏块中模式标志位为0的4×4子块的预测模式的码字、Intra_16×16预测模式的码字、不为0的运动矢量差分的指数哥伦布码字、后缀长度不为0的残差系数的Level码字进行加密；在加密域H.264/AVC视频中隐秘信息嵌入中，将绝对值为2和15的所有MVD码字分成六个码字空间，若加密域H.264/AVC视频码流中识别出的MVD码字属于任一个码字空间，则采用码字映射方法将信息比特嵌入到码字中；在隐秘信息提取中，既可在加密域完成，也可在解密域完成；优点是能够在加密域H.264/AVC视频中进行隐秘信息嵌入，且能够保证隐秘信息在加密域H.264/AVC视频和解密域H.264/AVC视频中都能有效地被提取。

主权项

一种基于MVD码字映射的加密域H.264/AVC视频数据隐藏方法，其特征在于包括H.264/AVC视频加密、加密域H.264/AVC视频中隐秘信息嵌入、隐秘信息提取三部分；所述的H.264/AVC视频加密的处理过程为：对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为Intra_4×4预测模式的所有宏块，利用第一密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块中模式标志位为0的4×4子块的预测模式的码字的后3位比特进行比特异或加密，完成每个宏块的预测模式的加密；对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为Intra_16×16预测模式的所有宏块，利用第二密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块的预测模式的码字的最后1位比特进行比特异或加密，完成每个宏块的预测模式的加密；对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为Intra_chroma预测模式的所有宏块，对每个宏块的预测模式不加密；对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为帧间预测模式且运动矢量差分不为0的所有宏块，利用第三密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块的运动矢量差分的指数哥伦布码字的最后1位比特进行比特异或加密，完成每个宏块的运动矢量差分的加密；对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为帧间预测模式且运动矢量差分为0的所有宏块，对每个宏块的运动矢量差分不加密；对于原始的H.264/AVC视频中残差系数的Level码字的后缀长度不为0的所有宏块，利用第四密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块的残差系数的Level码字的最后1位比特进行比特异或加密，完成每个宏块的残差系数的加密；通过上述加密得到加密域H.264/AVC视频；所述的加密域H.264/AVC视频中隐秘信息嵌入的具体过程为：②_1、将H.264/AVC视频压缩编码标准中绝对值为2和3的所有MVD码字分成第一码字空间和第二码字空间，其中，第一码字空间和第二码字空间中相对应的两个MVD码字的MVD值的符号一致；将H.264/AVC视频压缩编码标准中绝对值为4到15的所有MVD码字分成第三码字空间、第四码字空间、第五码字空间和第六码字空间，其中，第三码字空间、第四码字空间、第五码字空间和第六码字空间中相对应的四个MVD码字的码字长度相等、四个MVD码字的MVD值的符号一致、四个MVD码字中相邻两个MVD码字的MVD值的绝对值之差为1；②_2、对加密域H.264/AVC视频码流进行解析，识别加密域H.264/AVC视频码流中的MVD码字；②_3、将加密域H.264/AVC视频码流中当前识别出的MVD码字定义为当前码字，将待嵌入的隐秘信息中当前待嵌入的信息比特定义为当前信息比特；②_4、判断当前码字是否属于第一码字空间至第六码字空间中的任一个码字空间，如果是，则采用码字映射方法将当前信息比特嵌入到当前码字中，然后执行步骤②_5；否则，对当前码字不进行处理，然后执行步骤②_5；上述，采用码字映射方法将当前信息比特嵌入到当前码字中的具体过程为：如果当前信息比特为“0”且当前码字属于第一码字空间，则保持当前码字不变；如果当前信息比特为“0”且当前码字属于第二码字空间，则用第一码字空间中与当前码字相对应的MVD码字替换当前码字；如果当前信息比特为“1”且当前码字属于第二码字空间，则保持当前码字不变；如果当前信息比特为“1”且当前码字属于第一码字空间，则用第二码字空间中与当前码字相对应的MVD码字替换当前码字；如果当前信息比特和当前信息比特的后一个信息比特为“00”且当前码字属于第三码字空间，则保持当前码字不变；如果当前信息比特和当前信息比特的后一个信息比特为“00”且当前码字属于第四码字空间或第五码字空间或第六码字空间，则用第三码字空间中与当前码字相对应的MVD码字替换当前码字；如果当前信息比特和当前信息比特的后一个信息比特为“01”且当前码字属于第四码字空间，则保持当前码字不变；如果当前信息比特和当前信息比特的后一个信息比特为“01”且当前码字属于第三码字空间或第五码字空间或第六码字空间，则用第四码字空间中与当前码字相对应的MVD码字替换当前码字；如果当前信息比特和当前信息比特的后一个信息比特为“10”且当前码字属于第五码字空间，则保持当前码字不变；如果当前信息比特和当前信息比特的后一个信息比特为“10”且当前码字属于第三码字空间或第四码字空间或第六码字空间，则用第五码字空间中与当前码字相对应的MVD码字替换当前码字；如果当前信息比特和当前信息比特的后一个信息比特为“11”且当前码字属于第六码字空间，则保持当前码字不变；如果当前信息比特和当前信息比特的后一个信息比特为“11”且当前码字属于第三码字空间或第四码字空间或第五码字空间，则用第六码字空间中与当前码字相对应的MVD码字替换当前码字；②_5、将加密域H.264/AVC视频码流中下一个识别出的MVD码字作为当前码字，将待嵌入的隐秘信息中下一个待嵌入的信息比特作为当前信息比特位，然后返回步骤②_4继续执行，直至隐秘信息嵌入完毕，完成加密域H.264/AVC视频中隐秘信息嵌入，得到含隐秘信息的加密域H.264/AVC视频码流；所述的隐秘信息提取在加密域完成或在解密域完成，在加密域完成隐秘信息提取的具体过程为：③_1a、采用与步骤②_1相同的方式，将H.264/AVC视频压缩编码标准中绝对值为2到15的所有MVD码字分成第一码字空间、第二码字空间、第三码字空间、第四码字空间、第五码字空间和第六码字空间；③_1b、在加密域，对含隐秘信息的加密域H.264/AVC视频码流进行解析，识别含隐秘信息的加密域H.264/AVC视频码流中的MVD码字；③_1c、将含隐秘信息的加密域H.264/AVC视频码流中当前识别出的MVD码字定义为当前码字；③_1d、如果当前码字属于第一码字空间，则提取出信息比特“0”，然后继续执行步骤③_1e；如果当前码字属于第二码字空间，则提取出信息比特“1”，然后继续执行步骤③_1e；如果当前码字属于第三码字空间，则提取出信息比特“00”，然后继续执行步骤③_1e；如果当前码字属于第四码字空间，则提取出信息比特“01”，然后继续执行步骤③_1e；如果当前码字属于第五码字空间，则提取出信息比特“10”，然后继续执行步骤③_1e；如果当前码字属于第六码字空间，则提取出信息比特“11”，然后继续执行步骤③_1e；如果当前码字不属于第一码字空间至第六码字空间中的任一个码字空间，则直接执行步骤③_1e；③_1e、将含隐秘信息的加密域H.264/AVC视频码流中下一个识别出的MVD码字作为当前码字，然后返回步骤③_1d继续执行，直至含隐秘信息的加密域H.264/AVC视频码流中的所有MVD码字处理完毕，提取得到隐秘信息；在解密域完成隐秘数据提取的具体过程为：③_2a、采用与步骤②_1相同的方式，将H.264/AVC视频压缩编码标准中绝对值为2到15的所有MVD码字分成第一码字空间、第二码字空间、第三码字空间、第四码字空间、第五码字空间和第六码字空间；③_2b、对含隐秘信息的加密域H.264/AVC视频码流进行解析，识别含隐秘信息的加密域H.264/AVC视频码流中加密的预测模式的码字、加密的运动矢量差分的指数哥伦布码字和加密的残差系数的Level码字，对加密的预测模式的码字、加密的运动矢量差分的指数哥伦布码字和加密的残差系数的Level码字进行解密，得到解密后的含隐秘信息的H.264/AVC视频码流；③_2c、在解密域，对解密后的含隐秘信息的H.264/AVC视频码流进行解析，识别解密后的含隐秘信息的H.264/AVC视频码流中的MVD码字；③_2d、将解密后的含隐秘信息的H.264/AVC视频码流中当前识别出的MVD码字定义为当前码字；③_2e、如果当前码字属于第一码字空间，则提取出信息比特“0”，然后继续执行步骤③_2f；如果当前码字属于第二码字空间，则提取出信息比特“1”，然后继续执行步骤③_2f；如果当前码字属于第三码字空间，则提取出信息比特“00”，然后继续执行步骤③_2f；如果当前码字属于第四码字空间，则提取出信息比特“01”，然后继续执行步骤③_2f；如果当前码字属于第五码字空间，则提取出信息比特“10”，然后继续执行步骤③_2f；如果当前码字属于第六码字空间，则提取出信息比特“11”，然后继续执行步骤③_2f；如果当前码字不属于第一码字空间至第六码字空间中的任一个码字空间，则直接执行步骤③_2f；③_2f、将解密后的含隐秘信息的H.264/AVC视频码流中下一个识别出的MVD码字作为当前码字，然后返回步骤③_2e继续执行，直至解密后的含隐秘信息的H.264/AVC视频码流中的所有MVD码字处理完毕，提取得到隐秘信息。