本發(fā)明屬于信息隱藏
技術領域：
，更具體地，涉及一種基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法。
背景技術：
：為了實現(xiàn)在網(wǎng)絡視頻傳遞過程中的隱秘通信，國內(nèi)外研究學者提出了很多利用現(xiàn)有網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流進行隱秘通信的隱寫算法。這些隱寫算法依據(jù)有無失真漂移以及魯棒性能可分為三類，第一類是不考慮無失真漂移的視頻隱寫算法，其關注于具體的載體視頻嵌入位置，以及選取的嵌入位置所帶來的嵌入容量的影響。第二類是考慮了嵌入所帶來的失真漂移提出的無失真漂移的視頻隱寫算法，但隱蔽的載體通常是圖像、文本、音頻視頻等，常用于數(shù)字水印領域，用于進行數(shù)字作品的產(chǎn)權保護，其關注于強調(diào)嵌入的載體視覺效果性能。第三類考慮了視頻隱寫的魯棒性能，專注于含有隱秘信息的載體作品被修改、刪除及隱秘信息的可檢測性等方面，可以良好的抵御剪切、旋轉(zhuǎn)、壓縮等處理。上述的第二、第三類方案分別考慮了視頻隱寫無失真漂移算法和魯棒性，但其是以h.264/avc視頻編解碼標準作為出發(fā)點，未充分考慮主流視頻編解碼技術的更新?lián)Q代，在視頻編碼壓縮率上性能較差，特別是在現(xiàn)今視頻的分辨率需求越來越高，以1080p為代表的高清視頻已逐漸成為網(wǎng)絡視頻的主流趨勢。而以h.264視頻作為承載的第二、第三類方案無法充分滿足低壓縮率和高分辨率的需求矛盾。現(xiàn)有的以h.265編解碼標準為出發(fā)點的視頻隱寫方法，但由于其基本關注點在于改動視頻的預測單元劃分模式或基于像素的預測編碼等，對于載體視頻的改動性較大，其視頻質(zhì)量(主觀評價或psnr)較低，無法有效地達到視頻隱寫隱秘性的目的，抗隱寫分析能力較弱。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，其目的在于解決視頻隱寫過程中高壓縮率與高清分辨率需求相矛盾的問題，提高視頻質(zhì)量。為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，包括如下步驟：(1)對擬嵌入的隱秘信息進行二進制化并在獲得的二進制碼流的尾部添加信息終止位的預處理；(2)在編碼端，將預處理后的隱秘信息嵌入到載體視頻中根據(jù)預測模式選定的預測單元塊內(nèi)，對嵌入了隱秘信息的預測單元塊進行熵編碼；(3)在解碼端，根據(jù)預設的解碼參數(shù)對接收到的載體視頻進行熵解碼，對解碼獲得的包含隱秘信息的預測單元塊進行隱秘信息提取，并與隱秘信息提取同步地對載體視頻進行解壓縮和視頻重構。優(yōu)選地，上述基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，在視頻碼流未完全接收的情況下，在解碼到含有隱秘信息的當前預測單元塊時不對其進行隱秘信息提取，而是等到當前預測單元塊周邊鄰塊的預測單元塊的視頻數(shù)據(jù)都解碼完成之后再從當前的預測單元塊中提取隱含的隱秘信息，以實現(xiàn)隱秘信息在載體視頻解碼播放時的實時準確提取。按照h.265/hevc國際標準的規(guī)定，符合h.265/hevc國際標準的載體視頻的預測單元塊的預測模式包括dc模式，planar模式和{2,3,...,34}三十三種角度預測模式；上述基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，優(yōu)選根據(jù)以下方法選定擬嵌入隱秘信息的預測單元塊；判斷當前預測單元塊周邊鄰塊的預測單元塊是否同時滿足如下條件：當前預測單元塊的右上預測單元塊的預測模式top_right_pred_mode滿足角度預測模式{10,11,...,34；dc}中的任一種；當前預測單元塊的右預測單元塊的預測模式right_pred_mode滿足角度預測模式{26,27,...,34}中的任一種；當前預測單元塊的右下預測單元塊的預測模式down_right_pred_mode滿足角度預測模式{26,27,...,34；2,3,...,10；dc；planar}中的任一種；當前預測單元塊的下預測單元塊的預測模式down_pred_mode滿足角度預測模式{2,3,...,10}中的任一種；當前預測單元塊的左下預測單元塊的預測模式down_left_pred_mode滿足角度預測模式{2,3,...,26}中的任一種；若是，則以當前預測單元塊作為選定的預測單元塊，若否，則采用上述條件對載體視頻中的下一個預測單元塊進行判斷；本發(fā)明根據(jù)預測模式精細設置判斷條件來選定隱秘信息的嵌入位置，以保證對當前預測單元塊的殘差系數(shù)數(shù)據(jù)的修改不會通過預測方式傳遞給它的周邊鄰塊，由此實現(xiàn)無失真漂移的隱秘信息嵌入。優(yōu)選地，上述基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，其隱秘信息嵌入的方法具體如下：(2.1)對載體視頻的第q幀進行編碼時，按照下式(1)或(2)將預處理后的隱秘信息的當前比特嵌入到當前選定的預測單元塊中；若嵌入的信息比特為1，按式(1)進行嵌入；若嵌入的信息比特為0，按式(2)進行嵌入；其中，yi,j是指當前幀內(nèi)4×4預測單元塊的i,j位置的系數(shù)；其中，q≥0；i是指當前4×4殘差亮度塊系數(shù)位置的橫坐標，j是指當前4×4殘差亮度塊系數(shù)位置的縱坐標；(2.2)判斷隱秘信息的下一個比特是否為信息終止位，若是，則進入步驟(2.3)；若否，則將該比特作為當前比特，并進入步驟(2.1)；(2.3)判斷第q幀是否為載體視頻最后一幀，若是，則進入步驟(2.4)；若否，則令q＝q+1，并進入步驟(2.1)；(2.4)判斷隱秘信息的信息終止位是否已全部嵌入，若是，則結束；若否，表明載體視頻源容量過小、隱秘信息未嵌入完全，則更換載體視頻后再進入步驟(2.1)。為了準確地在提取端提取信息，可根據(jù)擬嵌入的隱秘信息以及當前預測單元殘差系數(shù)的奇偶性來進行隱秘信息的調(diào)制，若擬嵌入的隱秘信息比特為1，則將殘差系數(shù)調(diào)整為偶數(shù)；若擬嵌入的隱秘信息比特為0，則將殘差系數(shù)調(diào)整為奇數(shù)。優(yōu)選地，上述基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，其隱秘信息提取的方法具體如下：(3.1)對載體視頻的第p幀進行熵解碼，獲取載體視頻的第p幀內(nèi)預測單元塊的預測模式、殘差系數(shù)矩陣；p≥0；(3.2)判斷當前預測單元塊是否滿足預設的提取條件，若是，則進入步驟(3.3)；若否，則判斷下一個預測單元塊是否滿足預設的提取條件，直至當前幀預測單元塊解碼完，進入步驟(3.4)；其中，提取條件如下，當前預測單元塊的周邊鄰塊預測模式同時滿足如下條件：當前預測單元塊的右鄰塊滿足預測模式26、27、......、34的任一種；當前預測單元塊的右上鄰塊滿足預測模式10、11、......、34，dc的任一種；當前預測單元塊的右下鄰塊滿足預測模式26、27、......、34,2、3、......、10，dc，planar的任一種；當前預測單元塊的下鄰塊滿足預測模式2、3、......、10的任一種；當前預測單元塊的左下鄰塊滿足預測模式2、3、......、26的任一種；本步驟中，為了實現(xiàn)隱秘信息實時提取，提取處理并不是在解碼出當前預測單元的預測模式信息、殘差系數(shù)信息后立即進行，而是在等待其周邊鄰塊的右上、右、右下、下、左下鄰塊的預測模式信息都解碼出來之后，再對當前預測單元塊進行是否滿足提取條件的判別，然后對滿足提取條件的當前預測單元進行隱秘信息提??；原因在于，若在周邊鄰塊的預測單元還未完全解碼，即周邊鄰塊的預測模式信息并不一定是有效的的情況下對當前預測單元進行信息提取，會導致秘密信息的誤提取，即嵌入信息的位置與提取信息的位置不一致。(3.3)通過判斷預測單元塊殘差系數(shù)的奇偶性來進行隱秘信息提取，具體為：若|yi,j|mod2＝0,那么提取出的隱秘信息比特為0；若|yi,j|mod2＝1,那么提取出的隱秘信息比特為1；(3.4)判斷第p幀是否是載體視頻的最后一幀，若是，則進入步驟(3.5),若否，則令p＝p+1，并進入步驟(3.1)；(3.5)判斷提取到的隱秘信息是否包括完整的信息終止位，若是，則結束；若否，表明載體視頻源容量過少，隱秘信息未提取完全，則顯示已提取的隱秘信息，并進入步驟(3.6)；(3.6)對提取出來的隱秘信息比特流進行去信息終止位，反二進制化處理，恢復出原始的隱秘信息?？傮w而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果：(1)本發(fā)明提供的基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，與現(xiàn)有的其他視頻隱寫方案相比，由于充分考慮了視頻內(nèi)容相鄰預測單元預測模式的分布特點，有效地防止了嵌入信息所導致的視頻內(nèi)容的失真漂移現(xiàn)象，該方法通過選定周邊預測塊特定的預測模式，能夠有效地防止對當前預測單元塊的修改通過預測的方式傳遞到其周邊鄰塊中去。因而載體視頻具有良好的視覺效應，其評價指標psnr(peaksignaltonoiseratio)基本與原視頻一致；(2)本發(fā)明提供的基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，與現(xiàn)有其它具有魯棒性的數(shù)字水印方案相比，由于其具有高效的壓縮效率和先進的預測方式，適用于網(wǎng)絡高清視頻的需求；由于網(wǎng)絡視頻流約占互聯(lián)網(wǎng)流量的90％，因此其應用環(huán)境極為廣闊，易于應用且隱藏信息不容易被發(fā)現(xiàn)；(3)本發(fā)明提供的基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，與已有的視頻隱寫算法相比，區(qū)別在于本方法基于h.265標準所獨有的預測單元的劃分結構和35種預測方式，因此本發(fā)明適用于國際最新的視頻編解碼標準h.265/hevc，與視頻領域最新技術接軌，且對載體視頻碼率無影響的特點；附圖說明圖1是本發(fā)明實施例提供的基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法的總體流程示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中視頻隱寫信息的嵌入方法的流程示意圖；圖3是本發(fā)明實施例中信息嵌入和提取時當前預測單元周邊鄰塊預測單元所滿足的條件的示意圖；圖4是預測單元33種角度預測模式預測方向的示意圖；圖5是本發(fā)明實施例中視頻隱寫信息的提取方法的流程示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。本發(fā)明實施例提供的基于h.265標準無失真漂移的視頻隱寫方法，其總體流程如圖1所示，包括隱秘信息嵌入和提??；在嵌入階段，獲取原始網(wǎng)絡視頻源文件和待嵌入的隱密信息，對隱密信息進行二進制化、信息終止位等預處理；根據(jù)視頻編碼時的預測模式來確定嵌入位置并嵌入預處理后的隱密信息，直到碰見信息終止位為止。在提取階段，獲取經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸?shù)妮d體視頻碼流文件，對該視頻碼流進行解碼并在與嵌入部分相對應的位置提取出嵌入的隱密信息直到遇見信息終止位；對提取的信息恢復得到原始隱密信息。以下結合對4x4子塊進行隱秘信息嵌入和提取為例，來具體闡述本發(fā)明；其中，4x4子塊的系數(shù)值不全為0；如圖2所示，是本發(fā)明實施例中視頻隱寫信息的嵌入方法的流程示意圖，具體包括以下步驟：(1)獲取將作為載體視頻的網(wǎng)絡視頻源，并對用戶擬嵌入的隱秘信息進行預處理，包括二進制化處理以及加入信息終止位；實施例中，信息終止位包括16個比特位，數(shù)值為0x0001；(2)對載體視頻進行壓縮處理，包括對當前預測單元預測、變換和量化處理，在熵編碼當前預測單元的殘差系數(shù)數(shù)據(jù)前，獲取當前預測單元周邊鄰塊的預測模式信息；(3)根據(jù)如下條件來選定當前預測單元作為嵌入隱秘信息的位置；將滿足以下條件的4x4子塊作為選定的當前預測單元塊：4x4子塊的右鄰塊滿足預測模式26、27、......、34中的任意一種；4x4子塊的右上鄰塊滿足預測模式10、11、......、34，dc中的任意一種；4x4子塊的右下鄰塊滿足預測模式26、27、......、34,2、3、......、10，dc，planar中的任意一種；4x4子塊的下鄰塊滿足預測模式2、3、......、10的任意一種；4x4子塊的左下鄰塊滿足預測模式2、3、......、26中的任意一種；譬如：某4x4子塊的右鄰塊預測模式為27、右上鄰塊預測模式為10、右下鄰塊預測模式為26、下鄰塊預測模式為10、左下鄰塊預測模式為2，則該4x4子塊的可作為當前預測塊來嵌入隱秘信息。其中的預測模式是指利用周邊鄰塊像素值來預測當前塊像素值的句法元素，數(shù)值0-34分別表示從周邊鄰塊的不同位置的像素值或不同方向來預測當前塊的像素值，具體計算方法記載在h.265標準文檔中。(4)對載體視頻的第q幀進行編碼，按照下式(1)或(2)將預處理后的隱秘信息的當前比特嵌入到選定的當前預測單元塊中；若嵌入的信息比特為1，按式(1)進行嵌入；若嵌入的信息比特為0，按式(2)進行嵌入；其中，yi,j是指當前幀內(nèi)4×4預測單元塊的i,j位置的系數(shù)；i是指當前4×4殘差亮度塊系數(shù)位置的橫坐標，j是指當前4×4殘差亮度塊系數(shù)位置的縱坐標；q≥0；(5)判斷隱秘信息的下一個比特是否為信息終止位，若是，則進入步驟(6)；若否，則將該比特作為當前比特，并進入步驟(4)；(6)判斷第q幀是否為載體視頻最后一幀，若是，則進入步驟(7)；若否，則令q＝q+1，并進入步驟(4)；(7)判斷隱秘信息的信息終止位是否已全部嵌入，若是，則結束；若否，表明載體視頻源容量過小、隱秘信息未嵌入完全，則更換載體視頻并進入步驟(2)。舉例說明如下：假設隱秘信息是{s1,s2,......,sp}＝{鄭州}，將該隱秘信息預處理獲得如下比特流形式的隱秘信息：110101101010001111010110110111010000000000000001該例中選取的視頻源為官方測試視頻blowingbubbles，在對blowingbubbles視頻源進行熵編碼之前，根據(jù)當前預測單元周邊鄰塊的預測模式上述判定條件來確定嵌入隱秘信息的預測單元；當熵編碼到第一幀lcu(largestcodedunit)地址索引為1，塊內(nèi)索引為116時的預測單元塊滿足條件，其周邊鄰塊的預測模式分別是：右鄰塊預測模式為34，右下鄰塊預測模式為27，右上預測模式為1，下鄰塊預測模式為7，左下鄰塊預測模式為21；獲取到當前預測單元的殘差系數(shù)為：20-21-1-11000000000本例中，嵌入隱秘信息后的殘差系數(shù)矩陣為：31-210-11010100011在本實施例中，信息嵌入和提取時當前預測單元周邊鄰塊預測單元所滿足的條件的如圖3所示；其中所涉及的具體角度預測模式對應的方向如圖4所示。如圖5所示，為本發(fā)明實施例中視頻隱寫信息的提取方法的流程示意圖，具體包括如下步驟：(1)獲取載有隱秘信息的視頻碼流文件，并配置解碼器所需要的配置參數(shù)，包括指定解碼的碼流文件、輸出文件；(2)對載體視頻的第p幀進行熵解碼，獲取載體視頻的第p幀包括預測單元塊的預測模式、殘差系數(shù)矩陣的語法元素信息；p≥0；(3)判斷當前預測單元塊是否滿足預設的提取條件，若是，則進入步驟(4)；若否，則判斷下一個預測單元塊是否滿足預設的提取條件，直至當前幀所有的預測單元塊解碼完，進入步驟(5)；實施例中，預設的提取條件如下：4x4子塊的右鄰塊滿足預測模式26、27、......、34中的一種，右上鄰塊滿足預測模式10、11、......、34，dc中的一種，右下鄰塊滿足預測模式26、27、......、34,2、3、......、10，dc，planar中的一種，下鄰塊滿足預測模式2、3、......、10中的一種，左下鄰塊滿足預測模式2、3、......、26中的一種；(4)通過判斷預測單元塊殘差系數(shù)的奇偶性來進行隱秘信息提取，具體為：若|yi,j|mod2＝0,那么提取出的隱秘信息比特為0；若|yi,j|mod＝1,那么提取出的隱秘信息比特為1；(5)判斷第p幀是否是載體視頻的最后一幀，若是，則進入步驟(6),若否，則令p＝p+1，并進入步驟(2)；(6)判斷提取到的隱秘信息是否包括完整的信息終止位，若是，則結束；若否，表明載體視頻源容量過少，隱秘信息未提取完全，則顯示已提取的隱秘信息，并進入步驟(7)；(7)對提取出來的隱秘信息比特流去信息終止位，反二進制化處理，恢復出原始的隱秘信息。舉例如下：接收到的碼流文件是blowingbubbles.bin，假設當前嵌入隱秘信息的預測單元為第一幀lcu地址索引為1，塊內(nèi)索引為116，在熵解碼預測單元的預測模式和殘差系數(shù)信息后，熵解碼當前預測單元的右下預測單元塊，即塊內(nèi)索引為119時對嵌入到當前預測單元的隱秘信息進行提取，獲取到當前預測單元的殘差系數(shù)矩陣為：31-210-11010100011提取出的隱秘信息比特流為：1101011010100011。本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12