[发明专利]一种基于运动矢量残差的视频隐写算法

摘要

本发明基于H.264/AVC的视频编解码架构，提出了一种基于运动矢量残差(Motion Vector Difference，MVD)的视频隐写算法。通过证明运动矢量残差与运动矢量时空相关性的联系，利用运动矢量残差的统计特征设计嵌入规则，结合矩阵编码算法，设计了一些列不同尺寸的矩阵嵌入秘钥，自适应地将秘密信息嵌入到视频的压缩过程中，使运动矢量残差在隐写前后能较好的保持原有的直方图特征。本发明公开的算法具有较好的视觉不可见性，并且能较好抵抗基于运动矢量时空相关性的隐写分析。

主权项

一种基于运动矢量残差的视频隐写算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选择运动矢量残差作为秘密信息的隐写位置。研究H.264/AVC编码架构的特点，利用运动信息对码率影响小，不会被环路滤波过滤等特点，选择在运动信息中隐写秘密信息。研究视频运动矢量的时空相关性，利用运动矢量残差能在一定程度上代表运动矢量(MV)的时空相关性的特点，选择运动矢量残差(MVD)作为隐写位置，利用运动矢量残差的最低有效位(LSB)作为载体，解决了基于运动矢量的隐写算法会破坏运动矢量时空相关性的问题。步骤二、设计保持运动矢量残差统计特征的秘密信息的嵌入规则。根据运动矢量残差信息统计直方图符合拉普拉斯分布这一特点，确定嵌入规则必须能保持数值为‑1、0、1的运动矢量残差的统计特征这一原则，设计了四个计数器及一个队列，以尽量能保证每有一个数值为‑1或者1的运动矢量残差因为LSB取反而数值变成0，就会有一个数值为0的运动矢量残差因为LSB取反而数值变成‑1或者1，从而保持数值为‑1、0、1的运动矢量残差的统计特征。步骤三、设计不同的矩阵嵌入秘钥，以自适应嵌入秘密信息。通过统计计算当前编码宏块的b8mode值确定宏块的运动分割类型及可用于隐写的运动矢量残差的数量。根据可隐写运动矢量残差的数量，设计选择不同大小的矩阵秘钥，以提高隐写容量，提升隐写效率。步骤四、设计隐写与提取算法，确保秘密信息的完全嵌入和提取的完整性和一致性。隐写嵌入时首先将秘密信息的长度嵌入到载体中，在提取时首先提取秘密信息长度，以此作为嵌入和提取的计数器，以保证秘密信息嵌入和提取的完整性。嵌入方和提取方共享提前设计好的相同的加密秘钥和矩阵秘钥，以保证秘密信息嵌入和提取的一致性。