一种大容量的hevc视频信息隐藏方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种信息隐藏技术，尤其是涉及一种大容量的HEVC视频信息隐藏方 法。
【背景技术】
[0002] 随着多媒体的广泛应用和网络技术的快速发展，数字化信息的应用与传播已成为 人们生活不可或缺的组成部分。同时，数字化信息被仿造、篡改和攻击的现象日趋严重，信 息安全问题日益凸显。而信息隐藏技术对遏制数字化多媒体的非法使用、保护信息免受干 扰和破坏起着重要的作用。
[0003] HEVC是由国际电信组织和移动视频专家组制定的新一代视频压缩编码标准，是继 H.264/AVC之后的高性能视频编码标准，核心目标是在H.264/AVC的基础上编码效率有重大 提升，特别是针对高清视频的处理。HEVC高效的压缩性能和处理能力使其在高清、超高清等 视频应用领域发挥着重要作用。研究基于HEVC标准的视频信息隐藏算法具有较高的理论价 值和现实意义，目前基于H.264/AVC标准的视频信息隐藏算法研究比较成熟，而基于HEVC标 准的视频fg息隐臧算法尚处在起步阶段。
[0004] 基于H.264/AVC标准的视频信息隐藏算法有如基于修改DCT系数、调制运动矢量信 息和调制预测模式的隐藏方案等。在针对帧内预测模式的H.264/AVC信息隐藏算法研究中， 如：HU Yang,ZHANG Chun-tian，SU Yu-ting·Information hiding for H.264/AVC[J] ? Acta Electronica Sinica,2008,36(4) :690-694.(胡洋，张春田，苏育挺，基于H.264/AVC 的视频信息隐藏算法，电子学报，2008年36卷第四期，690-694页)提出的视频信息隐藏算法 是通过调制帧内预测模式，根据帧内4X4亮度块的预测模式和隐秘信息的映射关系完成嵌 入，然而由于映射关系是根据对多个视频测试序列的统计结果建立的，而不同的视频测试 序列可能存在差异性，因此该视频信息隐藏算法不具有普遍适用性。又如:Yang G B，Li J J,He Y L,Kang Z ff.An information hiding algorithm based on intra-prediction modes and matrix coding for H.264/AVC video stream[J].AEU-International Journal of Electronics and Communications ,2011,65(4): 331-337.(一种基于帧内预 测模式和矩阵编码的H. 264/AVC信息隐藏算法，国际电子与通信杂志，2011年65卷第四期， 331-337页)提出的信息隐藏算法是通过引入矩阵编码，建立隐秘信息和预测模式的映射关 系，在三个帧内4X4亮度块中嵌入两比特隐秘信息，只需修改一位预测模式。再如:Xu D W, Wang R D,ffang J C.Prediction mode modulated data-hiding algorithm for H.264/ AVC[J] .Journal of Real-Time Image Processing,2012,7(4) :205-214.(徐达文，王让 定，王家骥，基于修改预测模式的H. 264/AVC信息隐藏算法，实时图像处理学报，2012年第七 卷第四期，205-214页)提出的信息隐藏算法是根据隐秘信息与预测模式的映射关系，调制 最优预测模式为与隐秘信息奇偶性相同且率失真代价值最小的预测模式完成信息嵌入。
[0005] 上述基于H. 264/AVC标准的视频信息隐藏算法并不能直接用于基于HEVC标准的视 频信息隐藏，而现有的基于HEVC标准的视频信息隐藏算法如Chang P C，Chung K L，Chen J J,et al.A DCT/DST-based error propagation-free data hiding algorithm for HEVC intra-coded frames[J].Journal of Visual Communication and Image Representation，2013.(-种基于DCT/DST的抑失真漂移HEVC帧内编码信息隐藏算法，视觉 传达与图像再现杂志，2013年），其可以有效地控制帧内失真漂移，减弱帧内失真漂移的累 积效应，提高HEVC视频信息隐藏算法的视觉效果，然而该算法的隐秘信息嵌入容量较小。因 此，有必要研究一种在保证视频主客观质量的前提下提高隐秘信息嵌入容量的基于HEVC标 准的视频信息隐藏方法。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种大容量的HEVC视频信息隐藏方法，其在保 证视频主客观质量的前提下，能够有效地提高隐秘信息嵌入容量。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种大容量的HEVC视频信息隐藏 方法，其特征在于包括隐秘信息隐藏和隐秘信息提取两部分，所述的隐秘信息隐藏部分的 具体步骤如下：
[0008] ①」、确立11个预测模式分组，每个预测模式分组包含4个预测模式；
[0009] φ_2、将待处理的HEVC视频中当前待处理的帧定义为当前帧；
[0010] φ_3、判断当前帧是否为I帧，如果是，则执行步骤φ_4;否则，执行步骤①_10;
[0011] ?_4、将当前帧中当前待处理的帧内4X4亮度块定义为当前块；
[0012] φ_5、提取当前块的最优预测模式;并从待嵌入的隐秘信息中提取出第j位比特信 息和第j+Ι位比特信息，其中，j的初始值为1，1< j<J，J表示待嵌入的隐秘信息的长度；
[0013] φ_6、如果当前块的最优预测模式仅出现在1个预测模式分组中，则将该预测模式 分组确定为当前块的最优预测模式所属的预测模式分组，如果当前块的最优预测模式出现 在多个预测模式分组中，则从这多个预测模式分组中任选1个预测模式分组，并确定为当前 块的最优预测模式所属的预测模式分组;然后根据提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信 息及当前块的最优预测模式所属的预测模式分组，进行当前块的隐秘信息嵌入操作，具体 过程为：
[0014] 当提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信息为"00"时，判断当前块的最优预测模 式是否为其所属的预测模式分组中的第1个预测模式，如果是，则不修改当前块的最优预测 模式实现当前块的隐秘信息嵌入操作，并对当前块不进行重新编码，然后执行步骤①_7;否 贝1J，将当前块的最优预测模式修改为其所属的预测模式分组中的第1个预测模式实现当前 块的隐秘信息嵌入操作，并采用修改后的预测模式对当前块进行重新编码，然后执行步骤 ①_7;
[0015] 当提取的第j + Ι位比特信息和第j位比特信息为"〇1"时，判断当前块的最优预测模 式是否为其所属的预测模式分组中的第2个预测模式，如果是，则不修改当前块的最优预测 模式实现当前块的隐秘信息嵌入操作，并对当前块不进行重新编码，然后执行步骤①_7;否 贝1J，将当前块的最优预测模式修改为其所属的预测模式分组中的第2个预测模式实现当前 块的隐秘信息嵌入操作，并采用修改后的预测模式对当前块进行重新编码，然后执行步骤 ①_7;
[0016] 当提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信息为"10"时，判断当前块的最优预测模 式是否为其所属的预测模式分组中的第3个预测模式，如果是，则不修改当前块的最优预测 模式实现当前块的隐秘信息嵌入操作，并对当前块不进行重新编码，然后执行步骤①_7;否 贝1J，将当前块的最优预测模式修改为其所属的预测模式分组中的第3个预测模式实现当前 块的隐秘信息嵌入操作，并采用修改后的预测模式对当前块进行重新编码，然后执行步骤 ①_7;
[0017]当提取的第j+?位比特信息和第j位比特信息为"11"时，判断当前块的最优预测模 式是否为其所属的预测模式分组中的第4个预测模式，如果是，则不修改当前块的最优预测 模式实现当前块的隐秘信息嵌入操作，并对当前块不进行重新编码，然后执行步骤①_7;否 贝1J，将当前块的最优预测模式修改为其所属的预测模式分组中的第4个预测模式实现当前 块的隐秘信息嵌入操作，并采用修改后的预测模式对当前块进行重新编码，然后执行步骤 ①_7;
[0018] φ_7、如果当前块编码时的率失真代价值小于当前块所在的8X8编码块编码时的 率失真代价值且小于当前块所在的16 X 16编码块编码时的率失真代价值且小于当前块所 在的32X32编码块编码时的率失真代价值且小于当前块所在的64X64编码块编码时的率 失真代价值，则令j = j+2，然后执行步骤〇)_8，其中，j = j+2中的"="为赋值符号；
[0019] 如果当前块编码时的率失真代价值大于当前块所在的8 X 8编码块编码时的率失 真代价值或大于当前块所在的16X16编码块编码时的率失真代价值或大于当前块所在的 32 X 32编码块编码时的率失真代价值或大于当前块所在的64 X 64编码块编码时的率失真 代价值，则保持j不变，然后执行步骤①_8;
[0020] φ_8、将当前帧中下一个待处理的帧内4X4亮度块作为当前块，然后返