一种自适应块尺寸的视频隐写方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应块尺寸的视频隐写方法，通过对待嵌入的秘密信息数据进行预处理得到秘密信息比特串，依据编码块的变换块分割特征从第一编码块中筛选得到候选嵌入块，并将候选嵌入块的分割标记用比特串形式表示；从秘密信息比特串序列中取出两位作为当前待嵌入的秘密信息，依据预设的嵌入规则将当前待嵌入的秘密信息嵌入到当前候选嵌入块变换分割标记比特序列中；从当前候选嵌入块的剩余变换分割比特位中再提取三个比特位作为下一嵌入载体，若剩余比特位数不够时顺次从下一个候选嵌入块中取，直至秘密信息比特串序列嵌入完成，该处理方式既保证了载体视频在秘密信息提取与非提取两种场景应用，也最大化的减少了因嵌入信息所引起的视频失真，提高了视频隐写嵌入容量。

A video steganography method with adaptive block size

【技术实现步骤摘要】
一种自适应块尺寸的视频隐写方法
本专利技术属于信息安全领域，具体涉及一种自适应块尺寸的视频隐写方法。
技术介绍
视频隐写是指在大众主流视频文件的内部隐秘的嵌入秘密信息，从而达到视频文件版权保护、内容认证、以及隐秘通信的目的。由于压缩的视频码流更兼容于实际网络传输的应用场景，因而在视频文件被压缩为码流的过程中嵌入隐秘信息已成为众多视频隐写应用中的一种底层技术。在已有的基于H.265/HEVC视频压缩过程的视频隐写技术中，通过修改帧内、帧间编码参数中的分割标记来达到嵌入隐秘信息的技术目前更多的聚焦于预测单元、编码单元的自适应分割。此类方法主要通过利用每一个编码单元中的自适应编码分割标记序列来嵌入一个4到6位的秘密信息片段，通过对一个给定大小为32×32的CU(codingunit)，前4个16×16的子CU块的编码分割句法元素进行嵌入。该算法充分利用了在I、B、P帧中广泛存在的编码块分割来提高视频隐写嵌入容量，在一个64×64的CTU中，可以看到每一个32×32的编码单元有4个比特位用于嵌入，总共有16个比特位可用于隐秘信息的嵌入。但是，该算法未充分考虑编码单元作为HEVC矩阵编码的最基本处理单元，其分割标记的改变会较大的影响整个视频编码的效率，不可避免的造成视频视觉质量的下降和目标码率的增加。因而其算法在视频隐写后，容易遭受隐写分析的察觉，在高安全性的隐秘通信中并不安全。作为进一步的改进，有学者提出了一种利用预测单元的自适应分割进行视频隐写的方法，其基本思想是利用编码单元在视频预测过程中进一步划分为预测单元的机制，将预测单元已有的划分规则分为2大类，一类用于和隐秘信息的比特“0”相对应，另一类和隐秘信息比特串的“1”对应。该方法从更细粒度控制了整个视频编码的效率，对编码器所选择的最佳编码单元分割方式保持一致，而是在最佳编码单元分割基础之上，自适应的根据所划分的两个类别以及待嵌入的隐秘信息比特信息来实现嵌入，嵌入的方式为强制式的使用带嵌入隐秘信息比特值所对应的类型来划分预测单元。该算法从一定程度上加强了载体视频的视觉质量，其载体视频码率的增加幅度也相应降低。作为进一步的改进，还有学者提出了一种利用错误隐藏技术在变换域的中频系数中嵌入隐秘信息的方式实现视频隐写，该算法具有在同等视觉质量的前提下大幅度提高嵌入容量的优势，但其算法只适用于采用了H.264/AVC标准编解码的视频文件，对于现今以及未来4k等所采用的H.265/HEVC标准编解码的高分辨率视频而言，其方法并不具备适用性，因为H.265/HEVC采用了新的编码结构和预测、变换机制。因而对于基于H.265/HEVC标准的自适应块尺寸算法还需要进一步的研究。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种自适应块尺寸的视频隐写方法，通过对待嵌入的秘密信息数据进行预处理得到秘密信息比特串，筛选得到候选嵌入块并从秘密信息比特串中取出两位作为当前待嵌入的秘密信息，依据预设的编码规则将当前待嵌入的秘密信息嵌入到当前候选嵌入块变换分割标记比特序列中，以实现秘密信息比特串的嵌入，该处理方式既保证了载体视频在秘密信息提取与非提取两种场景下的正常使用，也最大化的减少了因嵌入信息所引起的视频失真。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种自适应块尺寸的视频隐写方法，该方法包括如下嵌入步骤：S1.对待嵌入的秘密信息数据进行预处理得到秘密信息比特串，对原始视频进行压缩得到当前CTU内部的编码和变换分割方式，依据编码块尺寸筛选得到第一编码块；S2.依据编码块的变换块分割特征从S1步骤得到的第一编码块中筛选得到候选嵌入块，并将候选嵌入块的分割标记用比特串形式表示；S3.从秘密信息比特串序列中取出两位作为当前待嵌入的秘密信息，依据预设的嵌入规则将当前待嵌入的秘密信息嵌入到当前候选嵌入块变换分割标记比特序列中，具体为，依据如下步骤更新当前候选嵌入块分割标记比特序列：将当前待嵌入的秘密信息表示为(m1,m2)，从当前候选嵌入块分割标记比特序列中取前三个比特位作为当前嵌入载体；设置三个临时符号标记flag1＝false，flag2＝false，flag3＝false，并将当前嵌入载体的第三个分割标记比特位置为0；判断当前嵌入载体的第一个比特位是否与待嵌入的第一个秘密信息m1相同，不同则flag1修改为真；判断当前嵌入载体的第二个比特位是否与待嵌入的第二个秘密信息m2相同，不同则flag2修改为真；判断flag1和flag2是否同时为真，是则将flag3修改为真，依据flag3的值更新当前嵌入载体的第三个比特位值，即flag3的值为真则修改第三个分割标记比特位的值；否则，不修改第三个分割标记比特位的值，同时若flag1为真，修改第一个分割标记比特位，若flag2为真，修改第二个分割标记比特位；S4.从当前候选嵌入块的剩余变换分割比特位中再提取三个比特位作为下一嵌入载体，若剩余比特位数不够时顺次从下一个候选嵌入块中取，依据上述步骤S3更新下一嵌入载体，直至秘密信息比特串序列的所有秘密信息嵌入完成。作为本专利技术的进一步改进，对待嵌入的秘密信息数据进行预处理得到秘密信息比特串序列具体为：将秘密信息数据二值化并加入起始标记符形成秘密信息比特串序列。作为本专利技术的进一步改进，选取包括4个8×8变换块的第一编码块作为候选嵌入块。作为本专利技术的进一步改进，该方法还包括如下提取步骤：获取待解码的视频码流文件，利用四叉树递归的方式定位到提取候选块，获取提取候选块的分割标记；依据当前提取候选块的变换分割标记序列依次提取前三个变换分割标记比特位作为当前提取载体，依据提取规则对当前提取载体进行秘密信息提取；从当前提取载体中的剩余变换分割标记比特位中再取三个比特位作为下一提取载体，当剩余比特位数不够时顺次从下一个提取候选块中提取变换分割标记比特位，依据提取规则对下一提取载体中含有的秘密信息进行提取，直至秘密信息比特串序列的提取全部完成。作为本专利技术的进一步改进，依据提取规则对当前提取载体进行秘密信息提取具体为：判断当前提取载体的第一个比特位(p1)和第三个比特位(p3)之和为奇数时，待提取的第一个秘密信息m1为1，否则为0；判断当前提取载体的第一个比特位(p1)和第三个比特位(p3)之和为奇数时，待提取的第二个秘密信息m2为1，否则为0。作为本专利技术的进一步改进，对提取秘密信息后的载体视频帧进行常规的编码块级的反变换、反量化和预测重构视频帧，以得到解码后的视频文件。为实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种终端设备，包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，存储单元存储有计算机程序，当程序被处理单元执行时，使得处理单元执行上述方法的步骤。为实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其存储有可由终端设备执行的计算机程序，当程序在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述方法的步骤。总体而言，通过本专利技术所构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应块尺寸的视频隐写方法，其特征在于，该方法包括如下嵌入步骤：/nS1.对待嵌入的秘密信息数据进行预处理得到秘密信息比特串，对原始视频进行压缩得到当前CTU内部的编码和变换分割方式，依据编码块尺寸筛选得到第一编码块；/nS2.依据编码块的变换块分割特征从S1步骤得到的第一编码块中筛选得到候选嵌入块，并将候选嵌入块的变换分割标记用比特串形式表示；/nS3.从秘密信息比特串序列中取出两位作为当前待嵌入的秘密信息，依据预设的嵌入规则将当前待嵌入的秘密信息嵌入到当前候选嵌入块变换分割标记比特序列中，具体为，依据如下步骤更新当前候选嵌入块变换分割标记比特序列：/n将当前待嵌入的秘密信息表示为(m

【技术特征摘要】
1.一种自适应块尺寸的视频隐写方法，其特征在于，该方法包括如下嵌入步骤：
S1.对待嵌入的秘密信息数据进行预处理得到秘密信息比特串，对原始视频进行压缩得到当前CTU内部的编码和变换分割方式，依据编码块尺寸筛选得到第一编码块；
S2.依据编码块的变换块分割特征从S1步骤得到的第一编码块中筛选得到候选嵌入块，并将候选嵌入块的变换分割标记用比特串形式表示；
S3.从秘密信息比特串序列中取出两位作为当前待嵌入的秘密信息，依据预设的嵌入规则将当前待嵌入的秘密信息嵌入到当前候选嵌入块变换分割标记比特序列中，具体为，依据如下步骤更新当前候选嵌入块变换分割标记比特序列：
将当前待嵌入的秘密信息表示为(m1,m2)，从当前候选嵌入块变换分割标记比特序列中取前三个比特位作为当前嵌入载体；
设置三个临时符号标记flag1＝false，flag2＝false，flag3＝false，并将当前嵌入载体的第三个分割标记比特位置为0；
判断当前嵌入载体的第一个比特位是否与待嵌入的第一个秘密信息m1相同，不同则flag1修改为真；判断当前嵌入载体的第二个比特位是否与待嵌入的第二个秘密信息m2相同，不同则flag2修改为真；
判断flag1和flag2是否同时为真，是则将flag3修改为真，依据flag3的值更新当前嵌入载体的第三个比特位值，即flag3的值为真则修改第三个分割标记比特位的值；否则，不修改第三个分割标记比特位的值，同时若flag1为真，修改第一个分割标记比特位，若flag2为真，修改第二个分割标记比特位；
S4.从当前候选嵌入块的剩余变换分割比特位中再提取三个比特位作为下一嵌入载体，若剩余比特位数不够时顺次从下一个候选嵌入块中取，依据上述步骤S3更新下一嵌入载体，直至秘密信息比特串序列的所有秘密信息嵌入完成。


2.根据权利要求1所述的一种自适应块尺寸的视频隐写方法，其特征在于，对待嵌入的秘密信息数据进行预处理得到秘密信息比特串序列具体为：
将秘密信息数据二值化并加入起始标记...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云霞，
申请(专利权)人：郑州师范学院，
类型：发明
国别省市：河南;41