结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法、系统及装置，首先计算特定筛选的拖尾系数的N维立方特征值，并按照特定的嵌入机制进行修改，盲提取时只需得到嵌入块的拖尾系数，并重新计算其N维立方编码特征值，此时将得到的数值转化为二进制即为嵌入的秘密信息，通过结合视频载体中具有较好嵌入特性的拖尾系数，计算拖尾系数的N维立方特征值，并选择特定的嵌入机制进行修改，在提取时只需得到嵌入块的拖尾系数，并重新计算其N维立方编码，此时将得到的数值转化为二进制就是嵌入的秘密信息，具有较高的不可见性以及较低的修改率，同时比特率增加较少。

【技术实现步骤摘要】
结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法、系统及装置
本专利技术属于视频信息隐写领域，具体涉及结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法、系统及装置。
技术介绍
随着网络的快速发展，人们的生活变得愈加便捷，但随之而来的安全问题也接踵而至。作为信息安全中的重要分支，隐写技术在保护秘密信息的传输安全方面发挥着重要作用。随着5G时代的来临，人们更愿意以视频的方式分享自己的所见所感，因此互联网上大量充斥视频载体的多媒体文件。隐写技术是把秘密信息存放在公开的信道上，以公开的方式进行传输，所以研究以视频为载体的隐写算法具有较高的现实意义。现有技术中：以像素直方图的统计特性为出发点，将其应用于最佳像素的选择过程，并通过对选择出的最佳像素进行修改达到嵌入的目的，算法具有较好的视觉不可见性以及嵌入容量，但嵌入时对载体的改变较大。针对差分能量调制算法鲁棒性低的问题，结合量化块的水平与竖直区间的对应关系提出一种水印差分能量调制的信息隐藏算法。该算法改善了能量调制算法中鲁棒性低的特点并且提高了嵌入容量，调制后的比特率也得到保持，但嵌入效率不佳。魏芳芳等人通过载体4×4亮度块的边缘强度将9种预测模式进行了划分，结合矩阵编码技术保证每一个预测模式可以调制4比特秘密信息，实验表明，算法具有较大的隐藏容量，但比特率增加较高。也有人提出一种基于帧间预测模式中树状结构运动补偿的隐写算法，通过强制添加额外的预测帧并将其作为当前帧的参考帧来增加算法的嵌入容量，但同时导致视频载体整体容量的较大提高，不利于进行网络实时传输，同时对载体的修改率较大。还有一种新的基于运动矢量的视频隐写算法，通过引入合适的嵌入规则，较好地保持嵌入过程中载体特性并同时增加了嵌入效率，但隐写后码流比特率的增加较大，不利于网络传输。综上所述，无论是利用视频中较为特殊的运动矢量、帧间预测、帧内预测还是DCT系数，对其修改时，会存在修改率较大或者比特率提升较多的行为，不利于嵌入后视频载体的快速传输。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法、系统及装置，具有较高的不可见性以及较低的修改率，同时比特率增加较少，抗隐写分析效果较好。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法，包括隐写过程和提取过程，具体包括以下步骤：S11，秘密信息预处理；S12，根据拖尾系数确定S11所述秘密信息的待嵌入DCT块；S13，对S12所述拖尾系数分别计算其N维立方编码特征值，得到修改后的载体系数；S14，将S13所得修改后的载体系数替换对应位置的DCT系数并放回至DCT块中；S15，重复S11-S14，直至秘密信息嵌入完毕，得到含有秘密信息的载体视频序列；S21，对S15得到视频序列进行解压缩，并判断其中所有的DCT块中的拖尾系数的个数；S22，根据嵌入规则，当S21所述DCT块中拖尾系数个数为0、1和2时，不提取，跳过所述DCT块；S23，提取除S22所述拖尾系数个数为0、1和2以外的所有DCT块，计算DCT块最后的3位非零DCT系数；S24，计算S23得到非零DCT系数的N维立方编码的特征值，得到编码数值记为K；S25，将S24所得编码数值K变为二进制计数方式，得到的二进制序列就为此块的嵌入信息；S26，重复S21-S25，直至秘密信息嵌入完毕，并将所有得到的二进制序列合并成为整体序列m(s)；S27，将S26提取的秘密信息m(s)与以S11中所述预处理方法进行逆预处理，得到最终的秘密信息。S11中，采用既能保证实时性，又能保证安全性的流密码加密方法对秘密信息进行预处理，方法如下：式中，m(j)为原始秘密信息，f(j)为处理后的序列，p(j)为随机产生的伪随机序列。N维立方编码为在N个数中每个数最多修改±k来嵌入一个(2k+1)N进制数，N维立方特征值提取函数如式(1)所示其中，m＝2k+1，由式(3)计算出dif并通过式(4)和(5)得到修改向量δ；dif＝mod(w-f(g1,g2,…,gN),mN)(3)S13中依照下式计算N维立方编码特征值f(C1,C2,C3)，得到修改后的载体系数C'1、C'2和C'3；S12中，以存在3位有效拖尾系数的块作为嵌入位置。S27中，对伪随机二进制序列采用下式处理：式中，f(s)为最终得到的秘密信息，p(s)为对应的伪随机二进制序列。包括：隐写模块，用于计算设定筛选的拖尾系数的N维立方特征值，并按照设定的嵌入机制对待隐写视频进行修改；提取模块，用于基于盲提取法得到嵌入待隐写视频的拖尾系数，并重新计算其N维立方编码特征值，并对所得特征值进行二进制转化得到嵌入待隐写视频的秘密信息。其中，隐写模块包括：秘密信息预处理单元，用于对秘密信息进行预处理；待嵌入区域选取单元，用于确定所述秘密信息对视频隐写的待嵌入区域；DCT系数特征值计算单元，用于计算所述待嵌入区域的DCT系数的N维立方编码特征值，得到修改后的载体系数；嵌入单元，用于将载体系数替换对应位置的DCT系数并放回至DCT块中；所述提取模块包括：解压单元，用于解压视频序列，并判断视频序列中所有的DCT块中的拖尾系数的个数；DCT块提取单元，用于提取拖尾系数个数为0、1和2以外的所有DCT块，并计算DCT块最后的3位非零DCT系数；特征值计算单元，用于计算非零DCT系数的N维立方编码的特征值，到编码数值；序列转换单元，用于将编码数值变为二进制序列，将所有得到的二进制序列合并成为整体序列，即秘密信息；逆预处理单元，将所述秘密信息与隐写预处理中相同秘钥产生的伪随机二进制序列进行处理。一种合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写装置，包括一个或多个处理器以及存储器，存储器用于存储计算机可执行程序，处理器从存储器中读取部分或全部所述计算机可执行程序并执行，处理器执行部分或全部计算可执行程序时能实现本专利技术所述的结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法。一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，能实现本专利技术所述的结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术通过结合视频载体中具有较好嵌入特性的拖尾系数，计算拖尾系数的N维立方特征值，并选择特定的嵌入机制进行修改，在提取时只需得到嵌入块的拖尾系数，并重新计算其N维立方编码，此时将得到的数值转化为二进制就是嵌入的秘密信息，具有较高的不可见性以及较低的修改率，同时比特率增加较少。附图说明图1a为QCIF测试序列Grandma嵌入前原始视频帧亮度分量示意图。图1b为QCI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法，其特征在于，包括隐写过程和提取过程，具体包括以下步骤：/nS11，秘密信息预处理；/nS12，根据拖尾系数确定S11所述秘密信息的待嵌入DCT块；/nS13，对S12所述拖尾系数分别计算其N维立方编码特征值，得到修改后的载体系数；/nS14，将S13所得修改后的载体系数替换对应位置的DCT系数并放回至DCT块中；/nS15，重复S11-S14，直至秘密信息嵌入完毕，得到含有秘密信息的载体视频序列；/nS21，对S15得到视频序列进行解压缩，并判断其中所有的DCT块中的拖尾系数的个数；/nS22，根据嵌入规则，当S21所述DCT块中拖尾系数个数为0、1和2时，不提取，跳过所述DCT块；/nS23，提取除S22所述拖尾系数个数为0、1和2以外的所有DCT块，计算DCT块最后的3位非零DCT系数；/nS24，计算S23得到非零DCT系数的N维立方编码的特征值，得到编码数值记为K；/nS25，将S24所得编码数值K变为二进制计数方式，得到的二进制序列就为此块的嵌入信息；/nS26，重复S21-S25，直至秘密信息嵌入完毕，并将所有得到的二进制序列合并成为整体序列m(s)；/nS27，将S26提取的秘密信息m(s)与以S11中所述预处理方法进行逆预处理，得到最终的秘密信息。/n...

【技术特征摘要】
1.结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法，其特征在于，包括隐写过程和提取过程，具体包括以下步骤：
S11，秘密信息预处理；
S12，根据拖尾系数确定S11所述秘密信息的待嵌入DCT块；
S13，对S12所述拖尾系数分别计算其N维立方编码特征值，得到修改后的载体系数；
S14，将S13所得修改后的载体系数替换对应位置的DCT系数并放回至DCT块中；
S15，重复S11-S14，直至秘密信息嵌入完毕，得到含有秘密信息的载体视频序列；
S21，对S15得到视频序列进行解压缩，并判断其中所有的DCT块中的拖尾系数的个数；
S22，根据嵌入规则，当S21所述DCT块中拖尾系数个数为0、1和2时，不提取，跳过所述DCT块；
S23，提取除S22所述拖尾系数个数为0、1和2以外的所有DCT块，计算DCT块最后的3位非零DCT系数；
S24，计算S23得到非零DCT系数的N维立方编码的特征值，得到编码数值记为K；
S25，将S24所得编码数值K变为二进制计数方式，得到的二进制序列就为此块的嵌入信息；
S26，重复S21-S25，直至秘密信息嵌入完毕，并将所有得到的二进制序列合并成为整体序列m(s)；
S27，将S26提取的秘密信息m(s)与以S11中所述预处理方法进行逆预处理，得到最终的秘密信息。


2.根据权利要求1所述的结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法，其特征在于，S11中，对秘密信息进行预处理的方法如下：



式中，m(j)为原始秘密信息，f(j)为处理后的序列，p(j)为随机产生的伪随机序列。


3.根据权利要求1所述的结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法，其特征在于，N维立方编码为在N个数中每个数最多修改±k来嵌入一个(2k+1)N进制数，N维立方特征值提取函数如式(1)所示



其中，m＝2k+1，由式(3)计算出dif并通过式(4)和(5)得到修改向量δ；
dif＝mod(w-f(g1,g2,…,gN),mN)(3)








4.根据权利要求1所述的结合N维立方编码的拖尾系数修改视频隐写方法，其特征在于，S13中依照下式计算N维立方编码特征值f(C1,C2,C3)，得到修改后的载体系数C'1、C'2和C'3；





5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英男，郭朝江，孙捐利，刘佳，石林，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61