【技术实现步骤摘要】
基于失真补偿优化的H.265/HEVC视频自适应信息隐藏方法
[0001]本专利技术涉及一种视频信息隐藏技术，尤其是涉及一种基于失真补偿优化的H.265/HEVC视频自适应信息隐藏方法。
技术介绍
[0002]在当今社会中，智能设备已经越来越普及了，人们可以通过文字、音频、图像或视频等渠道获取各种各样的信息内容。然而，与此同时，数字化信息被篡改、仿造或攻击的现象日趋严重，如何保护数字媒体的信息内容、遏制数字媒体的非法使用已经成为一个亟需解决的热门问题。信息隐藏是一种将隐秘信息隐藏于公开传输信道中，并且无法凭人们直观的视觉和听觉察觉出来的技术，是一种强有力的隐秘通信和版权保护的手段。在数字化多媒体信息隐藏技术中，自适应信息隐藏技术是极其重要的组成部分，其能够根据失真函数自适应地将隐秘信息嵌入到载体中，并且能够通过STC(Syndrome
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Trellis Codes，综合网格码)等隐写编码将嵌入的失真最小化，达到卓越的视觉效果和高效的编码效率。
[0003]由于数字视频的数据量普遍比较庞大，因此其通常是以压缩的形式在公开传输信道中进行传输的，HEVC(High Efficiency Video Coding，高效视频编码)是最新一代视频压缩编码标准，其核心目标是在H.264/AVC的基础上，压缩效率提高一倍，在高清、超高清等视频应用领域发挥重要作用。所以，研究H.265/HEVC视频的自适应信息隐藏技术具有较大的现实意义和理论价值。虽然自适应信息隐藏技术在音频和图像领域已经有了许多的研究工作，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于失真补偿优化的H.265/HEVC视频自适应信息隐藏方法，包括隐秘信息嵌入和隐秘信息提取两部分；其特征在于：所述的隐秘信息嵌入的具体过程为：步骤1_1：采用H.265/HEVC标准编码器对原始视频进行压缩编码，得到H.265/HEVC视频，在压缩编码过程中保存H.265/HEVC视频中的每帧中的每个编码树单元中的每个编码单元的预测模式和深度、每个编码单元对应的PU划分模式、每个编码单元中的每个像素点的QDST系数；其中，编码树单元的尺寸为64
×
64，编码单元的尺寸为64
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64或32
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32或16
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16或8
×
8或4
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4；步骤1_2：按序遍历H.265/HEVC视频中的所有帧，将当前遍历的帧定义为当前帧；步骤1_3：判断当前帧是否为I帧，如果当前帧为I帧，则执行步骤1_4；如果当前帧不为I帧，则直接执行步骤1_8；步骤1_4：按序遍历当前帧中的所有尺寸为4
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4的编码单元，将当前遍历的尺寸为4
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4的编码单元定义为当前单元；步骤1_5：将当前单元归类为第一类候选块或第二类候选块或第三类候选块，或对当前单元不作处理，具体过程为：如果当前单元仅存在相邻的尺寸为4
×
4的左下方编码单元且左下方编码单元的预测模式的数字标识在区间[2,26]内，及相邻的尺寸为4
×
4的正下方编码单元且正下方编码单元的预测模式的数字标识在区间[2,10]内，则将当前单元归类为第一类候选块，然后执行步骤1_6；如果当前单元仅存在相邻的尺寸为4
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4的右上方编码单元且右上方编码单元的预测模式的数字标识在区间[10,34]内或为1，及相邻的尺寸为4
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4的正右方编码单元且正右方编码单元的预测模式的数字标识在区间[26,34]内，则将当前单元归类为第二类候选块，然后执行步骤1_6；如果当前单元存在相邻的尺寸为4
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4的左下方编码单元且左下方编码单元的预测模式的数字标识在区间[2,26]内，并存在相邻的尺寸为4
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4的正下方编码单元且正下方编码单元的预测模式的数字标识在区间[2,10]内，存在相邻的尺寸为4
×
4的右上方编码单元且右上方编码单元的预测模式的数字标识在区间[10,34]内或为1，存在相邻的尺寸为4
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4的正右方编码单元且正右方编码单元的预测模式的数字标识在区间[26,34]内，存在相邻的尺寸为4
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4的右下方编码单元且右下方编码单元的预测模式的数字标识在区间[26,34]内或在区间[2,10]内或为0或为1，则将当前单元归类为第三类候选块，然后执行步骤1_6；对于其余情况，对当前单元不作处理，然后直接执行步骤1_7；上述，左下方编码单元为位于当前单元的左下方的尺寸为4
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4的编码单元，正下方编码单元为位于当前单元的正下方的尺寸为4
×
4的编码单元，右上方编码单元为位于当前单元的右上方的尺寸为4
×
4的编码单元，正右方编码单元为位于当前单元的正右方的尺寸为4
×
4的编码单元，右下方编码单元为位于当前单元的右下方的尺寸为4
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4的编码单元；步骤1_6：在当前单元中的所有像素点的QDST系数中选择载体，如果当前单元为第一类候选块，则从当前单元的第1列像素点的4个QDST系数中选择绝对值大于或等于设定的阈值th的QDST系数作为载体，将这些载体归类为第一类载体，然后执行步骤1_7；如果当前单元为第二类候选块，则从当前单元的第1行像素点的4个QDST系数中选择绝对值大于或等于设
定的阈值th的QDST系数作为载体，将这些载体归类为第二类载体，然后执行步骤1_7；如果当前单元为第三类候选块，则从当前单元的所有像素点的16个QDST系数中选择绝对值大于或等于设定的阈值th的QDST系数作为载体，将这些载体归类为第三类载体，然后执行步骤1_7；其中，th∈(0,10]；步骤1_7：遍历当前帧中下一个尺寸为4
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4的编码单元，作为当前单元，然后返回步骤1_5继续执行，直至当前帧中的所有尺寸为4
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4的编码单元全部遍历完毕，然后执行步骤1_8；步骤1_8：遍历H.265/HEVC视频中的下一帧，作为当前帧，然后返回步骤1_3继续执行，直至H.265/HEVC视频中的所有帧全部遍历完毕；步骤1_9：将归类为第一类载体的所有载体即QDST系数按其对应的像素点在H.265/HEVC视频中的索引位置的先后顺序排列构成第一类载体序列；同样，将归类为第二类载体的所有载体即QDST系数按其对应的像素点在H.265/HEVC视频中的索引位置的先后顺序排列构成第二类载体序列；将归类为第三类载体的所有载体即QDST系数按其对应的像素点在H.265/HEVC视频中的索引位置的先后顺序排列构成第三类载体序列；步骤1_10：计算第一类载体序列、第二类载体序列、第三类载体序列中的每个载体模拟嵌入+1或0或
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1时的失真代价值，对于任一个载体，设定该载体为H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中坐标位置为(i,j)的像素点的QDST系数，则将该载体的失真代价值记为ρ
m,n
(i,j)，其中，1≤m≤M，M表示H.265/HEVC视频中包含的帧的总帧数，1≤n≤N，N表示H.265/HEVC视频中的第m帧中包含的编码树单元的总个数，(i,j)表示编码树单元内坐标位置，1≤i≤64，1≤j≤64，表示修改H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中坐标位置为(i,j)的像素点的QDST系数的块内失真代价值，α表示帧间失真传递率，GOPSize表示H.265/HEVC视频中的一个图像组GOP的长度，GOPSize的值为4或16或32，Q
step
表示H.265/HEVC视频的量化步长，Cp
m,n
(i,j)表示H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中坐标位置为(i,j)的像素点的QDST系数所在的尺寸为4
×
4的编码单元的纹理复杂度，τ
m,n
(i,j)表示修改H.265/HEVC视频中的第m帧中的第n个编码树单元中坐标位置为(i,j)的像素点的QDST系数的系数组代价值，k1、k2、k3均为比例系数；步骤1_11：利用同一个嵌入负载率payload随机生成三个不同的二进制隐秘信息序列，对应记为X1、X2、X3；然后根据第一类载体序列中的所有载体模拟嵌入+1或0或
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1时的失真代价值，利用STC工具包将X1嵌入第一类载体序列中的所有载体中，得到第一类含密载体序列；同样，根据第二类载体序列中的所有载体模拟嵌入+1或0或
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1时的失真代价值，利用STC工具包将X2嵌入第二类载体序列中的所有载体中，得到第二类含密载体序列；根据第三类载体序列中的所有载体模拟嵌入+1或0或
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1时的失真代价值，利用STC工具包将X3嵌入第三类载体序列中的所有载体中，得到第三类含密载体序列；其中，payload∈(0,0.5]，X1的长度为Num1×
payload，X2的长度为Num2×
payload，X3的长度为Num3×
payload，Num1表示第一类载体序列中的载体的总个数，Num2表示第二类载体序列中的载体的总个数，Num3表示第三类载体序列中的载体的总个数；步骤1_12：根据第一类含密载体序列、第一类载体序列、第二类含密载体序列、第二类
载体序列进行失真补偿优化，具体过程为：步骤1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王让定，杨璘，徐达文，董理，何松翰，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：
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