一种基于帧内预测模式差值的hevc视频的信息隐藏方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种信息隐藏技术，尤其是涉及一种基于帧内预测模式差值的 HEVC(HighEfficiencyVideoCoding)视频的信息隐藏方法。
【背景技术】
[0002] 随着互联网技术的快速发展，数字化多媒体信息的应用和传播越来越普及，信息 安全问题变得日益突出。信息隐藏技术迅速发展已成为隐秘通信和版权保护的有效手段， 可以有效遏制数字化多媒体的非法使用。在数字化多媒体的信息隐藏技术研宄中，数字视 频的信息隐藏技术是极其重要的组成部分，应用非常广泛。由于数字视频本身数据量庞大， 因此其通常是以压缩的形式进行存储和传输。
[0003] HEVC是最新一代视频压缩编码标准，其核心目标是在H. 264/AVC的基础上，压缩 效率提高一倍，在高清、超高清等视频应用领域发挥重要作用，研宄HEVC标准下的视频信 息隐藏算法具有较高的现实意义和理论价值。目前，针对H. 264/AVC视频的信息隐藏算法 的研宄比较成熟，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。 其中，基于调制预测模式的隐藏方案研宄中，有人提出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，但是这种信息隐藏方案由于映 射关系是根据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，因此这种信息隐藏方案不具有普遍适用性；也有人提出通过引入矩阵编码，建立隐秘信 息和预测模式的映射关系，在3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；还有人通过引入嵌入/提取矩阵，在7个帧内4X4亮度块中嵌入三比特隐秘信 息，只需修改一位预测模式，这种信息隐藏方案有效地避免了比特率的过快增长，但是隐秘 信息嵌入容量不高。
[0004] 针对HEVC视频的信息隐藏算法还处在起步阶段，且由于HEVC在编码结构上与 H. 264/AVC存在差异性，因此针对H. 264/AVC视频的信息隐藏算法并不能直接应用于HEVC 视频上。有人提出了一种基于ffiVC的视频信息隐藏算法，其利用拉格朗日率失真模型自适 应的选取帧内编码模式以决定是否嵌入隐秘信息，调制预测模式变为与隐秘信息奇偶性相 匹配的模式中率失真开销最小的预测模式，并采用纹理复杂度算子LBP对帧内亮度块进行 筛选，选取纹理复杂度高的区域作为嵌入区域，但由于视频是有损压缩，解码端的重建像素 值与编码端的原始像素值存在差异性，在解码端提取隐秘信息时会存在差异性，造成提取 的隐秘信息不一致，因此为解决该技术问题，其需要在编码端记录嵌入块的起点作为密钥 传送给解码端，然而这样增加了信息的不安全性。也有人提出根据统计的最优预测模式和 次优预测模式的概率分布情况，建立预测模式和隐秘信息的分组映射关系，基于映射关系 调制预测模式嵌入隐秘信息，修改一比特载体信息嵌入两比特隐秘信息，替换的预测模式 选取临近的预测效果相近的模式，嵌入容量大幅提高，但是嵌入后视频的主客观质量和嵌 入容量与统计的分组映射表密切相关，由于统计存在局限性，分组的理由不是很充分，且不 具有普遍适应性，视频的码率增长2%以上，PSNR值下降0. 05dB以上，因此对嵌入后的视频 影响较大。综上，现有的针对ffiVC视频的信息隐藏算法在隐藏容量、嵌入隐秘信息后的视 频的重建质量和信息安全性上仍有改善的空间。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于帧内预测模式差值的HEVC视频的信 息隐藏方法，其能够很好地保证嵌入隐秘信息后的视频的主客观质量，且隐藏容量大、信息 安全性高。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于帧内预测模式差值的 HEVC视频的信息隐藏方法，包括隐秘信息嵌入和隐秘信息提取两部分，其特征在于：
[0007] 所述的隐秘信息嵌入部分具体包括以下步骤：
[0008] ①-1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的HEVC视频中当前待编码的 帧定义为当前编码帧；
[0009] ①-2、判断当前编码帧是否为I帧，如果是，则将当前编码帧中当前待处理的第i 个预测单元定义为当前预测单元，然后执行步骤①-3;否则，对当前编码帧不处理，然后执 行步骤①-11 ;其中，I<i<I，i的初始值为1，I表示当前编码帧中包含的预测单元的总 个数；
[0010] ①-3、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤①-4 ;否 贝1J，对当前预测单元不处理，然后令i=i+1，再执行步骤①-10 ;其中，i=i+1中的"="为 赋值符号；
[0011] ①_4、将以当前预测单元为开始的四个连续的尺寸大小为4X4的预测单元作为 一个预测单元组合，然后按序将预测单元组合中的前两个预测单元分为第一组，将预测单 元组合中的后两个预测单元分为第二组；接着将预测单元组合中的第一组定义为当前组；
[0012] ①-5、对当前组中的两个预测单元进行帧内预测编码，在帧内预测编码过程中确 定当前组中的两个预测单元各自的预测模式，如果当前组中的两个预测单元各自的预测模 式的数字标识在区间[2, 34]内，则取出待嵌入的隐秘信息中的第p位比特信息P1、第p+1 位比特信息P2和第P+2位比特信息p3作为当前待嵌入的三位比特信息，然后将当前待嵌入 的三位比特信息转换成一个十进制值，记为2 2XPl+2Xp2+P3，接着计算当前组中的 两个预测单元的预测模式的差值的绝对值的余值，记SFM，Fm=IM1-M2Imoc^3,之后计算 1^与FM的差值的绝对值，记为m，m=IFI，再执行步骤①-6 ;
[0013] 如果当前组中的一个预测单元的预测模式的数字标识在区间[2, 34]内，而另一 个预测单元的预测模式的数字标识为0或1，则对当前组中的两个预测单元各自的预测模 式不进行修改，当前组中的两个预测单元没有嵌入隐秘信息，然后执行步骤①-8 ;
[0014] 如果当前组中的两个预测单元各自的预测模式的数字标识为0或1，则取出待嵌 入的隐秘信息中的第P位比特信息和第P+1位比特信息作为当前待嵌入的两位比特信息， 然后执行步骤①-7 ;
[0015] 其中，p的初始值为1，符号"II"为取绝对值符号，MjP^对应表示当前组中的第 1个预测单元的预测模式和第2个预测单元的预测模式的数字标识，mod为求余运算符号；
[0016] ①-6、根据对当前组中的两个预测单元各自的预测模式进行 修改，具体过程如下：1)若彡2 2且M2,则令M1SM1-「m/2]，并令
【主权项】
1. 一种基于帖内预测模式差值的肥VC视频的信息隐藏方法，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部分具体包括W下步骤： ①-1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的肥VC视频中当前待编码的帖定 义为当前编码帖； ①-2、判断当前编码帖是否为I帖，如果是，则将当前编码帖中当前待处理的第i个预 测单元定义为当前预测单元，然后执行步骤①-3;否则，对当前编码帖不处理，然后执行步 骤①-11 ;其中，1《i《I，i的初始值为1，I表示当前编码帖中包含的预测单元的总个数； ①-3、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤①-4;否则，对 当前预测单元不处理，然后令i = i+1，再执行步骤①-10 ;其中，i = i+1中的"="为赋值 符号； ①-4、将W当前预测单元为开始的四个连续的尺寸大小为4X4的预测单元作为一个 预测单元组合，然后按序将预测单元组合中的前两个预测单元分为第一组，将预测单元组 合中的后两个预测单元分为第二组；接着将预测单元组合中的第一组定义为当前组； ①-5、对当前组中的两个预测单元进行帖内预测编码，在帖内预测编码过程中确定当 前组中的两个预测单元各自的预测模式，如果当前组中的两个预测单元各自的预测模式的 数字标识在区间巧，34]内，则取出待嵌入的隐秘信息中的第P位比特信息pi、第