一種大容量的hevc視頻信息隱藏方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種信息隱藏技術，尤其是涉及一種大容量的HEVC視頻信息隱藏方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著多媒體的廣泛應用和網絡技術的快速發展，數字化信息的應用與傳播已成為 人們生活不可或缺的組成部分。同時，數字化信息被仿造、篡改和攻擊的現象日趨嚴重，信 息安全問題日益凸顯。而信息隱藏技術對遏制數字化多媒體的非法使用、保護信息免受干 擾和破壞起著重要的作用。
[0003] HEVC是由國際電信組織和移動視頻專家組制定的新一代視頻壓縮編碼標準，是繼 H.264/AVC之后的高性能視頻編碼標準，核心目標是在H.264/AVC的基礎上編碼效率有重大 提升，特別是針對高清視頻的處理。HEVC高效的壓縮性能和處理能力使其在高清、超高清等 視頻應用領域發揮著重要作用。研究基于HEVC標準的視頻信息隱藏算法具有較高的理論價 值和現實意義，目前基于H.264/AVC標準的視頻信息隱藏算法研究比較成熟，而基于HEVC標 準的視頻fg息隱臧算法尚處在起步階段。
[0004] 基于H.264/AVC標準的視頻信息隱藏算法有如基于修改DCT系數、調制運動矢量信 息和調制預測模式的隱藏方案等。在針對幀內預測模式的H.264/AVC信息隱藏算法研究中， 如：HU Yang,ZHANG Chun-tian，SU Yu-ting·Information hiding for H.264/AVC[J] ? Acta Electronica Sinica,2008,36(4) :690-694.(胡洋，張春田，蘇育挺，基于H.264/AVC 的視頻信息隱藏算法，電子學報，2008年36卷第四期，690-694頁)提出的視頻信息隱藏算法 是通過調制幀內預測模式，根據幀內4X4亮度塊的預測模式和隱秘信息的映射關系完成嵌 入，然而由于映射關系是根據對多個視頻測試序列的統計結果建立的，而不同的視頻測試 序列可能存在差異性，因此該視頻信息隱藏算法不具有普遍適用性。又如:Yang G B，Li J J,He Y L,Kang Z ff.An information hiding algorithm based on intra-prediction modes and matrix coding for H.264/AVC video stream[J].AEU-International Journal of Electronics and Communications ,2011,65(4): 331-337.(一種基于幀內預 測模式和矩陣編碼的H. 264/AVC信息隱藏算法，國際電子與通信雜志，2011年65卷第四期， 331-337頁)提出的信息隱藏算法是通過引入矩陣編碼，建立隱秘信息和預測模式的映射關 系，在三個幀內4X4亮度塊中嵌入兩比特隱秘信息，只需修改一位預測模式。再如:Xu D W, Wang R D,ffang J C.Prediction mode modulated data-hiding algorithm for H.264/ AVC[J] .Journal of Real-Time Image Processing,2012,7(4) :205-214.(徐達文，王讓 定，王家驥，基于修改預測模式的H. 264/AVC信息隱藏算法，實時圖像處理學報，2012年第七 卷第四期，205-214頁)提出的信息隱藏算法是根據隱秘信息與預測模式的映射關系，調制 最優預測模式為與隱秘信息奇偶性相同且率失真代價值最小的預測模式完成信息嵌入。
[0005] 上述基于H. 264/AVC標準的視頻信息隱藏算法并不能直接用于基于HEVC標準的視 頻信息隱藏，而現有的基于HEVC標準的視頻信息隱藏算法如Chang P C，Chung K L，Chen J J,et al.A DCT/DST-based error propagation-free data hiding algorithm for HEVC intra-coded frames[J].Journal of Visual Communication and Image Representation，2013.(-種基于DCT/DST的抑失真漂移HEVC幀內編碼信息隱藏算法，視覺 傳達與圖像再現雜志，2013年），其可以有效地控制幀內失真漂移，減弱幀內失真漂移的累 積效應，提高HEVC視頻信息隱藏算法的視覺效果，然而該算法的隱秘信息嵌入容量較小。因 此，有必要研究一種在保證視頻主客觀質量的前提下提高隱秘信息嵌入容量的基于HEVC標 準的視頻信息隱藏方法。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題是提供一種大容量的HEVC視頻信息隱藏方法，其在保 證視頻主客觀質量的前提下，能夠有效地提高隱秘信息嵌入容量。
[0007] 本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種大容量的HEVC視頻信息隱藏 方法，其特征在于包括隱秘信息隱藏和隱秘信息提取兩部分，所述的隱秘信息隱藏部分的 具體步驟如下：
[0008] ①」、確立11個預測模式分組，每個預測模式分組包含4個預測模式；
[0009] φ_2、將待處理的HEVC視頻中當前待處理的幀定義為當前幀；
[0010] φ_3、判斷當前幀是否為I幀，如果是，則執行步驟φ_4;否則，執行步驟①_10;
[0011] ?_4、將當前幀中當前待處理的幀內4X4亮度塊定義為當前塊；
[0012] φ_5、提取當前塊的最優預測模式;并從待嵌入的隱秘信息中提取出第j位比特信 息和第j+Ι位比特信息，其中，j的初始值為1，1< j<J，J表示待嵌入的隱秘信息的長度；
[0013] φ_6、如果當前塊的最優預測模式僅出現在1個預測模式分組中，則將該預測模式 分組確定為當前塊的最優預測模式所屬的預測模式分組，如果當前塊的最優預測模式出現 在多個預測模式分組中，則從這多個預測模式分組中任選1個預測模式分組，并確定為當前 塊的最優預測模式所屬的預測模式分組;然后根據提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信 息及當前塊的最優預測模式所屬的預測模式分組，進行當前塊的隱秘信息嵌入操作，具體 過程為：
[0014] 當提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信息為"00"時，判斷當前塊的最優預測模 式是否為其所屬的預測模式分組中的第1個預測模式，如果是，則不修改當前塊的最優預測 模式實現當前塊的隱秘信息嵌入操作，并對當前塊不進行重新編碼，然后執行步驟①_7;否 貝1J，將當前塊的最優預測模式修改為其所屬的預測模式分組中的第1個預測模式實現當前 塊的隱秘信息嵌入操作，并采用修改后的預測模式對當前塊進行重新編碼，然后執行步驟 ①_7;
[0015] 當提取的第j + Ι位比特信息和第j位比特信息為"〇1"時，判斷當前塊的最優預測模 式是否為其所屬的預測模式分組中的第2個預測模式，如果是，則不修改當前塊的最優預測 模式實現當前塊的隱秘信息嵌入操作，并對當前塊不進行重新編碼，然后執行步驟①_7;否 貝1J，將當前塊的最優預測模式修改為其所屬的預測模式分組中的第2個預測模式實現當前 塊的隱秘信息嵌入操作，并采用修改后的預測模式對當前塊進行重新編碼，然后執行步驟 ①_7;
[0016] 當提取的第j+Ι位比特信息和第j位比特信息為"10"時，判斷當前塊的最優預測模 式是否為其所屬的預測模式分組中的第3個預測模式，如果是，則不修改當前塊的最優預測 模式實現當前塊的隱秘信息嵌入操作，并對當前塊不進行重新編碼，然后執行步驟①_7;否 貝1J，將當前塊的最優預測模式修改為其所屬的預測模式分組中的第3個預測模式實現當前 塊的隱秘信息嵌入操作，并采用修改后的預測模式對當前塊進行重新編碼，然后執行步驟 ①_7;
[0017]當提取的第j+?位比特信息和第j位比特信息為"11"時，判斷當前塊的最優預測模 式是否為其所屬的預測模式分組中的第4個預測模式，如果是，則不修改當前塊的最優預測 模式實現當前塊的隱秘信息嵌入操作，并對當前塊不進行重新編碼，然后執行步驟①_7;否 貝1J，將當前塊的最優預測模式修改為其所屬的預測模式分組中的第4個預測模式實現當前 塊的隱秘信息嵌入操作，并采用修改后的預測模式對當前塊進行重新編碼，然后執行步驟 ①_7;
[0018] φ_7、如果當前塊編碼時的率失真代價值小于當前塊所在的8X8編碼塊編碼時的 率失真代價值且小于當前塊所在的16 X 16編碼塊編碼時的率失真代價值且小于當前塊所 在的32X32編碼塊編碼時的率失真代價值且小于當前塊所在的64X64編碼塊編碼時的率 失真代價值，則令j = j+2，然后執行步驟〇)_8，其中，j = j+2中的"="為賦值符號；
[0019] 如果當前塊編碼時的率失真代價值大于當前塊所在的8 X 8編碼塊編碼時的率失 真代價值或大于當前塊所在的16X16編碼塊編碼時的率失真代價值或大于當前塊所在的 32 X 32編碼塊編碼時的率失真代價值或大于當前塊所在的64 X 64編碼塊編碼時的率失真 代價值，則保持j不變，然后執行步驟①_8;
[0020] φ_8、將當前幀中下一個待處理的幀內4X4亮度塊作為當前塊，然后返