一种基于CABAC的H.264/AVC加密视频隐写方法技术

本发明专利技术提供一种基于CABAC编码的H.264/AVC加密视频隐写方法，该方法先对CABAC编码的H.264/AVC视频进行格式兼容加密。进行隐写时，先对码字进行算术解码，再根据UEG0及UEG3码字的特点，对其后缀部分进行信息隐藏。该方法针对CABAC编码的视频，由于CABAC压缩率更高，使用范围更广，该方法适用于更多的场景。视频中隐藏的信息，既能够在加密的视频中进行提取，也能够在解密后的视频中提取出来。其在加密视频的同时，保留了原始视频格式，以及对加密视频进行隐写处理能力，能够为云存储等应用提供帮助。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CABAC的H.264/AVC加密视频隐写方法
本专利技术涉及多媒体信息安全领域，更具体地，涉及一种基于CABAC的H.264/AVC加密视频隐写方法。
技术介绍
随着云技术的发展，有越来越多的视频数据存储在云端。云端存储带来低成本、随处下载等便利的同时，也使其面临着不小的安全隐患。特别是对于普通用户来说，需要特别注意存储在云端数据的隐私保护问题。一般来说，在传输涉及隐私的视频数据到云端之前，需要对其进行加密。但这往往带来一些问题，例如云端无法对这些加密的数据进行有效的管理、云端应用无法处理这些加密后的数据。加密视频处理技术，为这种问题提供了一种有效的解决方法。即在不泄漏隐私的情况下，直接对加密的视频进行处理。加密视频信息隐写方法，能够对加密的视频码流进行信息隐藏。在信息隐藏方是第三方的情况下，能够有效地保护视频内容的安全，同时，又不影响信息隐藏的操作。同时，由于CABAC的压缩效率更高，基于CABAC的H.264/AVC加密视频隐写方法适用于更多的场景，能够为云存储、第三方取证等应用提供帮助。
技术实现思路
本专利技术提供基于CABAC的H.264/AVC加密视频隐写方法。该方法能够高效的在加密的压缩视频上实现信息的隐藏、提取。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种基于CABAC的H.264/AVC加密视频隐写方法，包括以下步骤：S1：对视频进行格式兼容加密；S2：对加密视频进行算术解码，得到二进制化后的码字；S3：对二进制化后的码字，进行信息隐藏。进一步地，所述步骤S1的具体过程是：S11：随机选取视频中的块，对其所有比特，用AES-CFB进行加密，记为S；S12：选择视频中随机的块，先进行部分加密，在对其所有比特，利用AES-CFB进行加密，记为R；特别地，对于S中的块，在R中用一个Skip宏块(针对P帧)或者一个随机宏块(针对I帧)补充在其相应位置，用于隐写处理步骤。S13：对剩余的所有块进行部分加密，记为O，再将其重新组织成一段分辨率缩小了的视频(NVB)，重新计算相关的参数。原始参数保留下来，记为P。其中，S12及S13所述部分加密方法为：选取视频码流中用于加密的部分参数的比特，包括残留系数、帧内预测模式、运动向量残差；利用AES-CFB加密算法，对选取的比特进行加密；将加密后的比特替换到原有比特的位置。S14：将S、R、P，整合为后缀信息，其中，S的块打包在NALU类型为23的NALU中，R、P打包在宏块类型为22的NALU中。进一步地，所述步骤S2的具体过程是：S21：利用部分密钥，恢复出不包含S的部分加密的视频码流；S22：根据加密视频后残留的格式信息，定位到残余非零系数码字(NZ)位置以及运动向量残差码字(MVD)位置；S23：对视频中NZ和MVD进行算术解码，得到利用UEG0、UEG3进行二进制化后的码字。进一步地，所述步骤S3的具体过程是：S31：对于NZ，其信息隐藏过程如下：对于码字长度L(不包括符号位)不大于14的码字，不进行隐藏；对于码字长度L(不包括符号位)大于14的码字，对其最后n个比特，进行如下嵌入操作：其中，b为需要隐藏的比特；S32：对于MVD，其信息隐藏过程如下：对于码字长度L(不包括符号位)不大于9的码字，不进行隐藏；对于码字长度L(不包括符号位)大于9的码字，对其最后n个比特，进行如下嵌入操作：其中，b为需要隐藏的比特；S33：对包含隐藏信息的码字，重新进行算术编码，得到包含隐藏信息的加密视频码流。进一步地，所述隐写方法，在加密视频上进行信息提取的具体过程是：S41：利用提供的用于处理的密钥，恢复出具有原始视频结构的码流；S42：进行算术解码，得到二进制化的NZ码字和MVD码字；S43：对于长度大于14的NZ码字以及长度大于L的MVD码字，依此从最后n比特中提取出隐藏的信息，具体的公式为：b′＝xb其中xb为加密的码字最后n比特中的一个比特。进一步地，所述隐写方法，在解密后视频上进行信息提取的具体过程是：S51：利用提供的密钥，对加密的视频进行解密；S52：进行算术解码，得到二进制化的NZ码字和MVD码字；S53：对于长度大于14的NZ码字以及长度大于L的MVD码字，依此从最后n比特中提取出隐藏的信息，具体的公式为：其中xb为加密的码字最后n比特中的一个比特，k为用于解密的比特流中对应的比特。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术方法能够对CABAC编码的H.264/AVC加密视频码流，在不完全解码的情况下，进行隐写处理。先对视频进行算术解码，再依据加密视频的码流结构以及UEGk0、UEG3码字的特点，进行信息隐藏。该方法针对CABAC编码的视频，由于CABAC压缩率更高，使用范围更广，该方法适用于更多的场景。其采用直接在压缩码流上处理的方法使得算法效率更高，更适应于实际应用场景。视频中隐藏的信息，既能够在加密的视频中进行提取，也能够在解密后的视频中提取出来。其在加密视频的同时，保留了原始视频格式，以及对加密视频进行隐写处理能力，能够为云存储等应用提供帮助。附图说明图1是采用本专利技术方法的流程图；图2是采用本专利技术方法进行隐藏信息提取的示意图；图3是采用本专利技术方法进行信息隐藏的结果示例。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1，为本专利技术方法中的加密域视频隐写方法的流程图，其具体步骤如下：(1)对视频进行格式兼容加密，可以采用现有的视频格式兼容加密方法对CABAC编码的视频进行格式兼容加密，也可以使用以下的方法：①选择视频中属于隐私区域的块，对其所有比特，利用AES-CFB进行加密，记为S；②选择视频中随机的块，先进行部分加密，在对其所有比特，利用AES-CFB进行加密，记为R；特别地，对于S中的块，在R中用一个Skip宏块(针对P帧)或者一个随机宏块(针对I帧)补充在其相应位置。其中对R的第二次加密的密钥，是用于处理的密钥。③对剩余的所有块进行部分加密，记为O，再将其重新组织成一段分辨率缩小了的视频(NVB)，重新计算相关的参数。原始参数保留下来，记为P。④将S、R、P，整合为后缀信息，其中，S的块打包在NALU类型为23的NALU中，R、P打包在宏块类型为22的NALU中。其中，所述的部分加密方法为：选取视频码流中用于加密的部分参数的比特，包括残留系数、帧内预测模式、运动向量残差；利用AES-CFB加密算法，对选取的比特进行加密；将加密后的比特替换到原有比特的位置。(2)对加密视频进行算术解码，得到二进制化后的码字：①利用部分密钥，恢复出不包含S的部分加密的视频码流；如果不要求达到最大嵌入率，此步骤也可以跳过，相应地，只对O中的码字进行隐写处理。②根据加密视频后残留的格式信息，定位到残余非零系数码字(NZ)位置以及运动向量残差码字(MVD)位置；③对视频中NZ和MVD进行算术解码，得到利用UEG0、UEG3进行二进制化后的码字。(3)对二进制化后的码字，进行信息隐藏：①对于残余非零系数码字N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CABAC编码的H.264/AVC加密视频的隐写方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对视频进行格式兼容加密；S2：对加密视频进行算术解码，得到二进制化后的码字；S3：对二进制化后的码字，进行信息隐藏。

【技术特征摘要】
1.一种基于CABAC编码的H.264/AVC加密视频的隐写方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对视频进行格式兼容加密；S2：对加密视频进行算术解码，得到二进制化后的码字；S3：对二进制化后的码字，进行信息隐藏。2.根据权利要求1所述的基于CABAC编码的H.264/AVC加密视频的隐写方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程是：S11：随机选取视频中的块，对其所有比特，用AES-CFB进行加密，记为S；S12：选择视频中随机的块，先进行部分加密，在对其所有比特，利用AES-CFB进行加密，记为R；S13：对剩余的所有块进行部分加密，记为O，再将其重新组织成一段分辨率缩小了的视频(NVB)，重新计算相关的参数，原始参数保留下来，记为P；S14：将S、R、P，整合为后缀信息。3.根据权利要求2所述的基于CABAC编码的H.264/AVC加密视频的隐写方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程是：S21：根据加密视频后残留的格式信息，定位到残余非零系数码字NZ位置以及运动向量残差码字MVD位置；S22：对视频中残余非零系数码字NZ和运动向量残差码字MVD进行算术解码，得到利用UEG0、UEG3进行二进制化后的码字。4.根据权利要求3所述的基于CABAC编码的H.264/AVC加密视频的隐写方法，其特征在于，所述步骤S3的具体过程是：S31：对于NZ，其信息隐藏过程如下：对于码字长度L不大于14的码字，不进行隐藏，其中L不包括符号位；对于码字长度L大于14的码字，对其最后n个比特，进行如下嵌入操作，其中L不包括符号位：其中，b为需要隐藏的比特；S32：对于MVD，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑培嘉，郭剑艇，黄继武，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44