一种基于视频隐写的空间数据双协议传输方法技术

本发明专利技术涉及基于视频隐写的空间数据双协议传输方法，可有效解决保证隐藏在视频中的空间数据的完整性，防止空间数据丢失的问题，方法是，采用具有良好网络适配能力的H.264视频作为隐藏空间数据的载体，采用基于DCT系数的H.264视频隐写算法，提高空间数据在网络环境中的安全性，利用语法解析器和复用器将含有空间数据的宏块和不含空间数据的宏块分离，分别用TCP和UDP传输，避免空间数据的丢失，提高空间数据的网络安全传输效率，本发明专利技术双协议传输是TCP和UDP结合进行传输，安全性高、容量大，保证了空间数据的安全性和完整性，防止了空间数据传输中的丢失，具有很强的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及空间数据安全传输技术，特别是一种基于视频隐写技术的空间数据双 协议传输方法。
技术介绍
视频隐写技术是随着信号处理、应用数学、密码技术、通信技术等相关技术的发展 而迅速发展起来的一种新型信息安全保障技术。与空间数据相结合，将空间数据秘密隐藏 于普通的视频等多媒体文件中进行传输，能够确保空间数据的安全使用、保障空间数据的 安全传送。与空间数据加密相比，视频隐写技术技术不仅隐藏了空间数据的内容，而且隐藏 了空间数据的存在。视频隐写技术技术在保障空间数据安全传输方面具有更大的优势。 当前视频隐写技术主要集中在隐写算法的研究，对传输过程中可能出现的数据 丢包问题研究较少。而在传输过程中，空间数据的丢失势必会影响其可用性，比如位置 的识别、可视化、推演等皆W空间数据为基础。通常，视频文件通过UDP扣ser化tagram Protocol,用户数据包协议）进行传输。但遇到网络拥塞时，该协议会发生严重的丢包现 象。如果丢失的数据包中隐藏有空间数据，则会造成接收端收到的空间数据不完整而不可 用。因此，在基于视频隐写的空间数据隐藏技术中，为保证空间数据的可用性，必须保证空 间数据完整性，必须解决空间数据传输丢包问题。 为了避免空间数据在传输过程中丢失，保证空间数据在传输过程中的完整性及可 用性，促进空间数据安全技术的发展和信息隐藏技术的应用，而提供如何解决基于视频隐 写的空间数据双协议传输方法是完全必要的，但至今未见有相关技术的公开报导。
技术实现思路
阳〇化]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种基于视频隐 写的空间数据双协议传输方法，可有效解决保证隐藏在视频中的空间数据的完整性，防止 空间数据丢失的问题。 本专利技术解决的技术方案是，采用具有良好网络适配能力的H. 264视频作为隐藏空 间数据的载体，采用基于DCT系数的H. 264视频隐写算法，提高空间数据在网络环境中的安 全性，利用语法解析器和复用器将含有空间数据的宏块和不含空间数据的宏块分离，分别 用TCP和UDP传输，避免空间数据的丢失，提高空间数据的网络安全传输效率，具体包括W 下步骤：①空间数据嵌入和视频读取、②数据分离、③数据传输、④数据聚合、⑥空间数据提 取，经解码，得到原始视频文件。 本专利技术双协议传输是TCP(TransmissionControlProtocol,中文名称是传输控 制协议）和UDP(User化tagramProtocol的简称，中文名称是用户数据报协议）结合进行 传输，与一般视频文件的传输相比，增加了TCP的使用。与现有技术相比，本专利技术在利用视 频隐写技术安全性高、容量大的特点的同时，结合TCP传输的重传机制，解决了传输过程中 空间数据丢失问题，保证了空间数据的安全性和完整性，防止了空间数据传输中的丢失，具 有很强的实用价值。【附图说明】[000引图1为本专利技术的流程图。 图2为本专利技术TCP分段示意图。 图3为本专利技术算法与UDP传输、TCP传输方法结果对比图。 图4为本专利技术隐藏前和提取后栅格地图数据DCT系数对比图。 图5为本专利技术传输时间与数据大小关系图。【具体实施方式】W下结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作详细说明。 由图1给出，本专利技术在具体实施中，包括W下步骤：(1)、空间数据嵌入和视频读取：读取原始视频文件数据，并对原始视频文件数据 进行压缩编码，提取运动向量及变化差值，然后，用基于DCT系数的H. 264视频隐写算法嵌 入空间数据，并对空间数据进行隐藏，由视频源滤波器读取嵌入空间数据后的H. 264视频 文件，并把数据发送给网络仿真连接器（如aWetConnector);(2)、数据分离：利用语法分析器通过网络仿真器（如al化t)链接app_fdspvideo. CPP文件来启动，在传输前，语法分析器分析视频比特流，并把网络抽象层面（NAL^twork AbstractLayer)单元的起始地址、长度、类型的语法信息发送给复用器（Multiplexer, 简称MUX)，利用语法分析器将含有空间数据的DCT(离散余弦变换，DiscreteCosine Transform)块和视频头文件从视频中分离出来，分离为空间数据、SPS(序列参数集， SequenceParameterSets)/PPS(图像参数集，Pic1:ureParameterSets)、片头和余数 据，复用器（MU讶利用存储的语法信息判断实时传输协议（RTP，Real-time化ansport Protocol)数据包中的数据是否为空间数据块和重要参数，当为空间数据块和重要参数，贝U 发送到传输控制协议（TC巧通道，否则送给用户数据报协议OJD巧通道；(3)、数据传输：传输控制协议是面向流的协议，传输控制协议（TC巧包中的数据 被当作有顺序的比特流，传输控制协议（TCP)不保留信息边界，使用如aWetConnector将 RTP数据分包，分为数据段； 阳0化](4)、数据聚合：在接收端，用解复用器值EMUX，Demultiplexer)首先检查UDP通道 和延迟的RTP数据包的时间戳，如果一个RTP数据包按时到达，就把该数据包和TCP通道中 的RTP数据包合并，DEMUX负责合并准时的RTP数据包，并形成完整的视频文件，标准的UDP 头不包含长度信息，因此UDP数据包的长度信息需要TCP段重组后才能获取，接收端判断当 前TCP段中的RTP数据包头是否完整，当RTP包头完整时，就能根据包头中的RTP长度信息 判断RTP数据是否完整；当完整，则与UDP数据包合并；当不完整，则等待下一个TCP段； 巧）、空间数据提取：对接收到的视频流进行解码和空间数据的提取，方法是，空间 数据的提取是在数据聚合后及视频解码过程中进行，在视频写入滤波器把解码帖数据写为 初始视频文件后，根据隐藏算法的逆运算提取含密宏块中的空间数据，经解码，得到原始视 频文件。 步骤（1)所述的用基于DCT系数的H. 264视频隐写算法嵌入空间数据，方法是，将 视频图像分解为4X4的子块，并对运些子块分别进行DCT变换，使图像处于不同的频率状 态，设图像子块为f(X，y)，DCT变换的高频部分为F(U，V)，低频部分为F(0, 0)，二维DCT变 换公式如下： 其中，4X4整数变换中N的值取4,公式中X和y指像素在空间域（对应一维的时 间域）的坐标，U和V指基函数频率域中的坐标，X，y，U，V的取值范围都是0-3。在视频解 码的过程中，需要对图像进行反DCT变换，即IDCT，二维IDCT公式如下：图像细节集中在低频DCT系数中，而高频系数对图像几乎没有影响，舍弃高频系 数，保留剩余的系数进行量化，将空间数据与DCT系数的最不重要位进行替换，来实现空间 数据的隐写，在数据提取阶段，对每个视频图像进行反DCT变换，进而提取空间数据。 由上述可^看出，本专利技术双协议传输是TCP(TransmissionControlProtocol)和 UDP结合进行传输，与一般视频文件的传输相比，增加了TCP的使用，在利用视频隐写技术 安全性高、容量大的特点的同时，结合TCP传输的重传机制，解决了传输过程中空间数据丢 失问题，保证了空间数据的安全性和完整性。 采用具有良本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频隐写技术的空间数据双协议传输方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、空间数据嵌入和视频读取：读取原始视频文件数据，并对原始视频文件数据进行压缩编码，提取运动向量及变化差值，然后，用基于DCT系数的H.264视频隐写算法嵌入空间数据，并对空间数据进行隐藏，由视频源滤波器读取嵌入空间数据后的H.264视频文件，并把数据发送给网络仿真连接器；(2)、数据分离：利用语法分析器通过网络仿真器链接app_fdspvideo.cpp文件来启动，在传输前，语法分析器分析视频比特流，并把网络抽象层面单元的起始地址、长度、类型的语法信息发送给复用器，利用语法分析器将含有空间数据的DCT块和视频头文件从视频中分离出来，分离为空间数据、SPS/PPS、片头和余数据，复用器利用存储的语法信息判断实时传输协议数据包中的数据是否为空间数据块和重要参数，当为空间数据块和重要参数，则发送到传输控制协议通道，否则送给用户数据报协议通道；(3)、数据传输：传输控制协议是面向流的协议，传输控制协议包中的数据被当作有顺序的比特流，传输控制协议不保留信息边界，使用QualNet Connector将RTP数据分包，分为数据段；(4)、数据聚合：在接收端，用解复用器首先检查UDP通道和延迟的RTP数据包的时间戳，如果一个RTP数据包按时到达，就把该数据包和TCP通道中的RTP数据包合并，DEMUX负责合并准时的RTP数据包，并形成完整的视频文件，标准的UDP头不包含长度信息，因此UDP数据包的长度信息需要TCP段重组后才能获取，接收端判断当前TCP段中的RTP数据包头是否完整，当RTP包头完整时，就能根据包头中的RTP长度信息判断RTP数据是否完整；当完整，则与UDP数据包合并；当不完整，则等待下一个TCP段；(5)、空间数据提取：对接收到的视频流进行解码和空间数据的提取，方法是，空间数据的提取是在数据聚合后及视频解码过程中进行，在视频写入滤波器把解码帧数据写为初始视频文件后，根据隐藏算法的逆运算提取含密宏块中的空间数据，经解码，得到原始视频文件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛帅，王光霞，郭建忠，游雄，戴青，游天，孙卫新，张心悦，吴月，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41