一种针对HEVC预测模式隐写的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种针对HEVC预测模式隐写的检测方法，其获取HEVC压缩视频序列、HEVC重压缩视频序列、载密视频序列、HEVC重压缩载密视频序列中的I帧内的不同大小的预测单元的数量和占有比例；然后计算HEVC压缩视频序列和HEVC重压缩视频序列中不同大小预测单元的数量和占有比例变化率，计算载密视频序列和HEVC重压缩载密视频序列中不同大小预测单元的数量和占有比例变化率；接着构成HEVC压缩视频序列和载密视频序列各自的特征向量；再利用SVM分类器获得训练模板；测试HEVC视频利用相同方法得到特征向量，输入训练模板得到检测结果；优点是对多种修改预测模式的隐写算法都具有很好的检测效果；计算复杂度较小，对不同量化参数下不同分辨率的视频均具有较好的检测效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种视频隐写检测技术，尤其是涉及一种针对HEVC预测模式隐写的检测方法。
技术介绍
HEVC是视频编码专家组(VECG)和动态图像专家组(MPEG)共同提出的视频压缩方案，是继H.264/AVC之后的高效视频编码标准，广泛应用于高清和超高清视频。与此同时，越来越多的研究人员以HEVC视频作为信息隐藏对象。针对H.265/HEVC视频的信息隐藏算法尚处于起步阶段，目前主要有基于运动矢量调制的方法、基于DCT/DST调制的方法以及基于帧内预测模式调制的方法。其中，基于帧内预测模式调制的方法有许多，如：王家骥、王让定、李伟等人提出的一种基于帧内预测模式的HEVC视频信息隐藏算法，(光电子·激光，2014,25(8)：1578-1585.)，其根据隐秘信息的奇偶性，调制帧内4×4亮度块的预测模式，并选择率失真代价值最小的预测模式实现隐秘信息的嵌入。又如：WANG Jia-ji，WANG Rang-ding，XU Da-wen，et al.An information hiding algorithm for HEVC based on angle differences of intra prediction mode[J].Journal of Software，2015,10(2)：213-221(王家骥，王让定，徐达文等.一种基于预测模式角度差的HEVC信息隐藏算法[J].软件学报，2015,10(2)：213-221.)，其针对帧内4×4亮度块预测编码过程中具有方向性的33种预测模式，根据预测模式和角度值的映射表，将预测模式映射成角度值，通过建立的隐密信息和预测模式角度差的映射关系，调制预测模式角度差完成隐秘信息的嵌入。还如：徐健、王让定、黄美玲、李倩、徐达文提出的一种基于预测模式差值的HEVC信息隐藏算法(光电子·激光，2015,26(9)：1753-1760.)，其对连续的两个帧内4×4亮度块预测编码过程中具有方向性的33种预测模式，建立隐密信息与预测模式差值的映射关系，根据拉格朗日率失真模型调制预测模式完成隐密信息的嵌入。再如：王家骥、王让定、李伟、徐达文、徐健提出的HEVC帧内预测模式和分组码的视频信息隐藏(光电子·激光,2015,26(5)：942-950.)，其结合分组码，首先利用分组码的标准阵列译码方法，建立(4，3)码标准阵列译码表；然后根据(4，3)码标准阵列译码表与预测模式的映射关系，调制帧内4×4亮度块的预测模式嵌入隐秘信息；最后，对调制后的帧内4×4亮度块重新编码，完成隐秘信息的嵌入。目前已有部分关于H.264/AVC预测模式隐写检测算法。如：Li S,Deng H,Tian H,et al.Steganalysis of prediction mode modulated data-hiding algorithms in H.264/AVC video stream[J].annals of telecommunications-annales des télécommunications,2014,69(7-8):461-473.(李宋斌，邓浩强，田惠等.针对预测模式调制的H.264/AVC视频隐写分析[J].电信记事，2014,69(7-8):461-473.)，其发现修改预测模式的隐写算法会改变原始视频预测模式之间的相关性，其统计I帧中同一个宏块内不同方向的4×4块的预测模式，通过构建一阶和二阶马尔科夫矩阵作为检测特征，由于检测特征的维数较高，因此该检测算法的复杂高。又如：孔维国、王宏霞、王科人、刘正辉提出的基于转移概率矩阵的H.264/AVC视频帧内预测模式信息隐藏检测算法(四川大学学报(自然科学版)，2014，51(6)：1183-1191.)，其通过假设并论证了载密视频经过重压缩后，预测模式有向原始视频预测模式复原的倾向，构建原始视频与重压缩视频预测模式的转移概率矩阵作为隐写检测特征。与H.264/AVC视频编码标准相比，HEVC视频编码标准不仅将预测模式的数量增加到了35种，而且在编码块的划分上也有很大不同，因此现有的针对H.264/AVC预测模式隐写的检测算法不适用于针对HEVC预测模式隐写的检测，且目前还没有针对HEVC视频隐写的检测算法的提出。因此，有必要研究一种专门针对HEVC预测模式隐写的检测方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种针对HEVC预测模式隐写的检测方法，其计算复杂度低，且对不同量化参数及不同分辨率的HEVC视频均有很好的检测效果。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种针对HEVC预测模式隐写的检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)选取K个不同分辨率、不同内容的YUV格式的视频序列，其中，K≥10；2)采用HEVC参考软件HM对每个YUV格式的视频序列进行压缩编码，得到每个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列记为Ck，其中，1≤k≤K；然后提取每个HEVC压缩视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个HEVC压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将Ck中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为Mk,4×4，将Ck中的尺寸大小为8×8的预测单元的数量记为Mk,8×8，将Ck中的尺寸大小为16×16的预测单元的数量记为Mk,16×16，将Ck中的尺寸大小为32×32的预测单元的数量记为Mk,32×32，将Ck中的尺寸大小为64×64的预测单元的数量记为Mk,64×64；再计算每个HEVC压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的占有比例，将Ck中的尺寸大小为4×4的预测单元的占有比例记为Pk,4×4，将Ck中的尺寸大小为8×8的预测单元的占有比例记为Pk,8×8，将Ck中的尺寸大小为16×16的预测单元的占有比例记为Pk,16×16，将Ck中的尺寸大小为32×32的预测单元的占有比例记为Pk,32×32，将Ck中的尺寸大小为64×64的预测单元的占有比例记为Pk,64×64，其中，Mk表示Ck中的预测单元的总个数，Mk＝Mk,4×4+Mk,8×8+Mk,16×16+Mk,32×32+Mk,64×64；3)采用HEVC参考软件HM对每个HEVC压缩视频序列进行再次压缩编码，得到每个YUV格式的视频序列对应的HEVC重压缩视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的HEVC重压缩视频序列记为C'k，其中，每个HEVC压缩视频序列再次压缩编码的过程中所采用的编码配置参数与步骤2)中的每个YUV格式的视频序列压缩编码的过程中所采用的编码配置参数一致；然后提取每个HEVC重压缩视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个HEVC重压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将C'k中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为M'k,4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对HEVC预测模式隐写的检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)选取K个不同分辨率、不同内容的YUV格式的视频序列，其中，K≥10；2)采用HEVC参考软件HM对每个YUV格式的视频序列进行压缩编码，得到每个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列记为Ck，其中，1≤k≤K；然后提取每个HEVC压缩视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个HEVC压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将Ck中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为Mk,4×4，将Ck中的尺寸大小为8×8的预测单元的数量记为Mk,8×8，将Ck中的尺寸大小为16×16的预测单元的数量记为Mk,16×16，将Ck中的尺寸大小为32×32的预测单元的数量记为Mk,32×32，将Ck中的尺寸大小为64×64的预测单元的数量记为Mk,64×64；再计算每个HEVC压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的占有比例，将Ck中的尺寸大小为4×4的预测单元的占有比例记为Pk,4×4，将Ck中的尺寸大小为8×8的预测单元的占有比例记为Pk,8×8，将Ck中的尺寸大小为16×16的预测单元的占有比例记为Pk,16×16，将Ck中的尺寸大小为32×32的预测单元的占有比例记为Pk,32×32，将Ck中的尺寸大小为64×64的预测单元的占有比例记为Pk,64×64，其中，Mk表示Ck中的预测单元的总个数，Mk＝Mk,4×4+Mk,8×8+Mk,16×16+Mk,32×32+Mk,64×64；3)采用HEVC参考软件HM对每个HEVC压缩视频序列进行再次压缩编码，得到每个YUV格式的视频序列对应的HEVC重压缩视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的HEVC重压缩视频序列记为C'k，其中，每个HEVC压缩视频序列再次压缩编码的过程中所采用的编码配置参数与步骤2)中的每个YUV格式的视频序列压缩编码的过程中所采用的编码配置参数一致；然后提取每个HEVC重压缩视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个HEVC重压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将C'k中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为M'k,4×4，将C'k中的尺寸大小为8×8的预测单元的数量记为M'k,8×8，将C'k中的尺寸大小为16×16的预测单元的数量记为M'k,16×16，将C'k中的尺寸大小为32×32的预测单元的数量记为M'k,32×32，将C'k中的尺寸大小为64×64的预测单元的数量记为M'k,64×64；再计算每个HEVC重压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的占有比例，将C'k中的尺寸大小为4×4的预测单元的占有比例记为P'k,4×4，将C'k中的尺寸大小为8×8的预测单元的占有比例记为P'k,8×8，将C'k中的尺寸大小为16×16的预测单元的占有比例记为P'k,16×16，将C'k中的尺寸大小为32×32的预测单元的占有比例记为P'k,32×32，将C'k中的尺寸大小为64×64的预测单元的占有比例记为P'k,64×64，其中，M'k表示C'k中的预测单元的总个数，M'k＝M'k,4×4+M'k,8×8+M'k,16×16+M'k,32×32+M'k,64×64；4)在HEVC参考软件HM中，使用基于帧内预测模式调制的方法对每个YUV格式的视频序列进行信息隐藏，得到每个YUV格式的视频序列对应的载密视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的载密视频序列记为Sk；然后提取每个载密视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个载密视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将Sk中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为将Sk中的尺寸大小为8×8的预测单元的数量记为将Sk中的尺寸大小为16×16的预测单元的数量记为将Sk中的尺寸大小为32×32的预测单元的数量记为将Sk中的尺寸大小为64×64的预测单元的数量记为再计算每个载密视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的占有比例，将Sk中的尺寸大小为4×4的预测单元的占有比例记为将Sk中的尺寸大小为8×8的预测单元的占有比例记为将Sk中的尺寸大小为16×16的预测单元的占有比...

【技术特征摘要】
1.一种针对HEVC预测模式隐写的检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)选取K个不同分辨率、不同内容的YUV格式的视频序列，其中，K≥10；2)采用HEVC参考软件HM对每个YUV格式的视频序列进行压缩编码，得到每个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列记为Ck，其中，1≤k≤K；然后提取每个HEVC压缩视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个HEVC压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将Ck中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为Mk,4×4，将Ck中的尺寸大小为8×8的预测单元的数量记为Mk,8×8，将Ck中的尺寸大小为16×16的预测单元的数量记为Mk,16×16，将Ck中的尺寸大小为32×32的预测单元的数量记为Mk,32×32，将Ck中的尺寸大小为64×64的预测单元的数量记为Mk,64×64；再计算每个HEVC压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的占有比例，将Ck中的尺寸大小为4×4的预测单元的占有比例记为Pk,4×4，将Ck中的尺寸大小为8×8的预测单元的占有比例记为Pk,8×8，将Ck中的尺寸大小为16×16的预测单元的占有比例记为Pk,16×16，将Ck中的尺寸大小为32×32的预测单元的占有比例记为Pk,32×32，将Ck中的尺寸大小为64×64的预测单元的占有比例记为Pk,64×64，其中，Mk表示Ck中的预测单元的总个数，Mk＝Mk,4×4+Mk,8×8+Mk,16×16+Mk,32×32+Mk,64×64；3)采用HEVC参考软件HM对每个HEVC压缩视频序列进行再次压缩编码，得到每个YUV格式的视频序列对应的HEVC重压缩视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的HEVC重压缩视频序列记为C'k，其中，每个HEVC压缩视频序列再次压缩编码的过程中所采用的编码配置参数与步骤2)中的每个YUV格式的视频序列压缩编码的过程中所采用的编码配置参数一致；然后提取每个HEVC重压缩视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个HEVC重压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将C'k中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为M'k,4×4，将C'k中的尺寸大小为8×8的预测单元的数量记为M'k,8×8，将C'k中的尺寸大小为16×16的预测单元的数量记为M'k,16×16，将C'k中的尺寸大小为32×32的预测单元的数量记为M'k,32×32，将C'k中的尺寸大小为64×64的预测单元的数量记为M'k,64×64；再计算每个HEVC重压缩视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的占有比例，将C'k中的尺寸大小为4×4的预测单元的占有比例记为P'k,4×4，将C'k中的尺寸大小为8×8的预测单元的占有比例记为P'k,8×8，将C'k中的尺寸大小为16×16的预测单元的占有比例记为P'k,16×16，将C'k中的尺寸大小为32×32的预测单元的占有比例记为P'k,32×32，将C'k中的尺寸大小为64×64的预测单元的占有比例记为P'k,64×64，其中，M'k表示C'k中的预测单元的总个数，M'k＝M'k,4×4+M'k,8×8+M'k,16×16+M'k,32×32+M'k,64×64；4)在HEVC参考软件HM中，使用基于帧内预测模式调制的方法对每个YUV格式的视频序列进行信息隐藏，得到每个YUV格式的视频序列对应的载密视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的载密视频序列记为Sk；然后提取每个载密视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个载密视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将Sk中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为将Sk中的尺寸大小为8×8的预测单元的数量记为将Sk中的尺寸大小为16×16的预测单元的数量记为将Sk中的尺寸大小为32×32的预测单元的数量记为将Sk中的尺寸大小为64×64的预测单元的数量记为再计算每个载密视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的占有比例，将Sk中的尺寸大小为4×4的预测单元的占有比例记为将Sk中的尺寸大小为8×8的预测单元的占有比例记为将Sk中的尺寸大小为16×16的预测单元的占有比例记为将Sk中的尺寸大小为32×32的预测单元的占有比例记为将Sk中的尺寸大小为64×64的预测单元的占有比例记为其中，表示Sk中的预测单元的总个数，5)采用HEVC参考软件HM对每个载密视频序列进行再次压缩编码，得到每个YUV格式的视频序列对应的HEVC重压缩载密视频序列，将第k个YUV格式的视频序列对应的HEVC重压缩载密视频序列记为S'k，其中，每个载密视频序列再次压缩编码的过程中所采用的编码配置参数与步骤4)中的每个YUV格式的视频序列信息隐藏的过程中所采用的编码配置参数一致；然后提取每个HEVC重压缩载密视频序列中的每个I帧内的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元；接着统计每个HEVC重压缩载密视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的数量，将S'k中的尺寸大小为4×4的预测单元的数量记为将S'k中的尺寸大小为8×8的预测单元的数量记为将S'k中的尺寸大小为16×16的预测单元的数量记为将S'k中的尺寸大小为32×32的预测单元的数量记为将S'k中的尺寸大小为64×64的预测单元的数量记为再计算每个HEVC重压缩载密视频序列中的尺寸大小分别为4×4、8×8、16×16、32×32、64×64的预测单元的占有比例，将S'k中的尺寸大小为4×4的预测单元的占有比例记为将S'k中的尺寸大小为8×8的预测单元的占有比例记为将S'k中的尺寸大小为16×16的预测单元的占有比例记为将S'k中的尺寸大小为32×32的预测单元的占有比例记为将S'k中的尺寸大小为64×64的预测单元的占有比例记为其中，表示S'k中的预测单元的总个数，6)计算每个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列和HEVC重压缩视频序列中尺寸大小为4×4的预测单元的数量变化率，将Ck和C'k中尺寸大小为4×4的预测单元的数量变化率记为并计算每个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列和HEVC重压缩视频序列中尺寸大小为8×8的预测单元的数量变化率，将Ck和C′k中尺寸大小为8×8的预测单元的数量变化率记为计算每个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列和HEVC重压缩视频序列中尺寸大小为16×16的预测单元的数量变化率，将Ck和C′k中尺寸大小为16×16的预测单元的数量变化率记为计算每个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列和HEVC重压缩视频序列中尺寸大小为32×32的预测单元的数量变化率，将Ck和C′k中尺寸大小为32×32的预测单元的数量变化率记为计算每个YUV格式的视频序列对应的HEVC压缩视频序列和HEVC重压缩视频序列中尺寸大小为64×64的预测单元的数量变化率，将Ck和C′k中尺寸大小为64×64的预测单元的数量变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王让定，盛琪，严迪群，王斌，李倩，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33