一种基于汉明码+1的hevc视频的信息隐藏方法
一种基于汉明码+1的hevc视频的信息隐藏方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种信息隐藏技术，尤其是设及一种基于汉明码+1的肥VCOli曲 EfficiencyVideoCoding)视频的信息隐藏方法。
【背景技术】
[0002] 随着互联网技术的快速发展和数字多媒体应用的普及，多媒体信息被仿造和篡改 的现象日益严重，信息安全问题变得越来越突出。信息隐藏技术作为隐秘通信和版权保护 的有效手段得到了快速的发展。常见的信息隐藏载体主要有文本、图像、音频和视频等，数 字视频因其数据量大和高效性等特点已成为多媒体信息隐藏的重要组成部分，其通常W压 缩形式进行存储和传输。肥VC是继H. 264/AVC之后的新一代高效视频压缩标准，其核屯、目 标是在保证视频质量相同的前提下，压缩效率提高一倍，在高清、超高清等视频应用领域发 挥着重要作用。因此，研究肥VC标准下的视频信息隐藏算法具有较高的现实意义和理论价 值。
[0003] 目前大多数视频信息隐藏算法都是基于H. 264/AVC标准下的，根据嵌入位置的不 同一般可分为基于预测模式、DCT系数和运动矢量等方案。在针对帖内预测模式的H. 264/ AVC视频的信息隐藏算法研究中，Xu等人通过分析帖内4X4亮度块的参考像素亮度值的 波动情况，选取参考像素亮度值方差较小的帖内4X4亮度块作为嵌入区域，根据隐秘信息 与预测模式的映射关系，调制最优预测模式为与隐秘信息奇偶性相同且率失真代价值最小 的预测模式完成信息嵌入。隐写编码作为隐写术的重要组成部分也逐渐应用于视频信息 隐藏技术中，其旨在尽量减少对载体的修改而嵌入尽可能多的信息。Yang等人利用矩阵编 码建立隐秘信息和预测模式的映射关系，在S个帖内4X4亮度块中嵌入化it隐秘信息， 只需修改一位预测模式，减小了因修改而带来的失真。Liu等人利用LSBMR(LSBMatching Revisited)算法调制帖内预测模式，在连续2个预测模式中调制其中一个嵌入化it隐秘信 息，并结合矩阵编码引入汉明码+1算法，在8个预测模式中修改1个嵌入4bit隐秘信息， 嵌入率和嵌入容量大大不足。
[0004] 基于肥VC标准下的视频信息隐藏算法还处在起步阶段。由于肥VC标准与H. 264/ AVC标准在编码结构上存在着显著的差异性，因此针对H. 264/AVC视频的信息隐藏算法并 不能直接应用于肥VC视频上。针对肥VC视频的信息隐藏方法，有如Wang等人根据统计 的最优预测模式和次优预测模式的概率分布情况，建立预测模式和隐秘信息的分组映射关 系，在一个帖内4X4亮度块中嵌入化it隐秘信息，虽然嵌入容量得到了大幅提高，但其不 具有普遍性，且对嵌入后的视频质量影响较大。又如化ung等人提出了一种基于DCT/DST 系数的肥VC视频信息隐藏算法，其可W有效地控制帖内失真漂移，减弱其累积效应，提高 肥VC视频视觉效果，但是该方法对DCT系数采用归零假设，不具有一般性，且该方法的嵌入 容量不足。
【发明内容】
[000引本发明所要解决的技术问题是提供一种基于汉明码+1的肥VC视频的信息隐藏方 法，其能够很好地保证视频的主客观质量，对视频码流的影响很小，同时能够很好地保证嵌 入容量。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为；一种基于汉明码+1的肥VC视频 的信息隐藏方法，其特征在于；包括隐秘信息嵌入和隐秘信息提取两部分，所述的隐秘信息 嵌入部分的具体步骤如下；
[0007] ①-1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的肥VC视频中当前待编码的 帖定义为当前编码帖；
[000引①-2、如果当前编码帖为I帖，则执行步骤①-3 ;如果当前编码帖为B帖或P帖， 则对当前编码帖不处理，然后执行步骤①-14 ;
[0009] ①-3、将当前编码帖中当前待处理的第i个预测单元定义为当前预测单元，其中， 1《i《I，i的初始值为1，I表示当前编码帖中包含的预测单元的总个数；
[0010] ①-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤①-5 ;否 贝1J，对当前预测单元不处理，然后令i=i+1，再执行步骤①-13 ;其中，i=i+1中的"="为 赋值符号；
[0011] ①-5、将W当前预测单元为首的四个连续的尺寸大小均为4X4的预测单元构成 的组合定义为当前预测单元组合，再执行步骤①-6 ;
[001引①-6、从待嵌入的隐秘信息中取出第P位比特Sp、第P+1位比特Sp+i、第P+2位比 特Sp+2作为当前待嵌入的S比特信息，其中，1《P《P-2,P的初始值为1，P表示隐秘信息 的总长度；
[0013] 对当前预测单元组合中的每个预测单元进行帖内预测编码，在帖内预测编码过程 中确定当前预测单元组合中的每个预测单元的预测模式，将当前预测单元组合中的第j个 预测单元的预测模式的数字标识记为kj.;然后对当前预测单元组合中的前=个预测单元各 自的预测模式的数字标识进行奇偶映射，得到当前预测单元组合中的前=个预测单元各自 的预测模式的数字标识的映射值，将当前预测单元组合中的第j'个预测单元的预测模式 的数字标识kj，的映射值记为化J，，Lkj，=LSB化J，），其中，j= 1，2,3,4,kjG[0,34]，j' =1，2, 3,LSB化J，）表示取kj，的二进制数的最低位；
[0014] ①-7、根据（1，3, 2)矩阵编码算法建立当前预测单元组合中的前S个预测单元各 自的预测模式的数字标识的映射值与当前待嵌入的=比特信息中的前两比特信息的对应 关系，确定是否修改当前预测单元组合中的前=个预测单元各自的预测模式，具体过程为： 若化1?Lk2= =Sp且化2?Lk3==Sp+i，则不修改当前预测单元组合中的前S个预测单 元各自的预测模式，然后执行步骤①-8 ;若化1?Lk2==Sp且化2?Lkg声Sp+i，则不修改 当前预测单元组合中的第1个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组 合中的第2个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-9 ;若化1 ?Lk2声SP且化2 ?Lk3 = =Sp+i，则不修改当前预测单元组合中的第2个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改 当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-10;若化1?化2声Sp 且Lk2 ?Lk3声SP+1，则不修改当前预测单元组合中的第1个和第2个预测单元各自的预测 模式，而修改当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-11 ;其 中，Lki、Lk2、Lk3对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个预测单元各自的预 测模式的数字标识的映射值，符号"ffi"为异或运算符号；
[0015] ①-8、根据LSBMR算法，确定是否修改当前预测单元组合中的第4个预测单 元的预测模式，具体过程为：若
则不修改当前预 测单元组合中的第4个预测单元的预测模式，令i=i+4,且令P=P+3,然后执行步骤 ①-13;若
则对当前预测单元组合中的第4个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①-12;其中，
的二进制数的最低位，ki、k2、ks、 k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模 式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号，i=i+4和P=P+3中的"="为赋值符号；
[0016] ①-9、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
则对当前预测单元 组合中的第2个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;若
，则对当前预测单元组合中的第2个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中，
的二进制数的最低位，ki、 k,、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号；
[0017] ①-10、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第1个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
则对当前预测单元 组合中的第1个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;若
，则对当前预测单元组合中的第1个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中，
的二进制数的最低位，ki、 k2、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号；
[0018] ①-11、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
，则对当前预测单元 组合中的第3个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;老
，则对当前预测单元组合中的第3个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中，
的二进制数的最低位，ki、 k,、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号；
[0019] ①-12、在当前预测单元组合中的预测单元的预测模式修改后的前提下，比较当 前预测单元组合中的四个预测单元的率失真代价之和与当前预测单元组合中的四个预测 单元的上一级尺寸大小为8X8的预测单元的率失真代价的大小，当前者小于后者时，选择 尺寸大小为4X4的预测单元作为对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然 后令i=i+4,并令P=P+3,再执行步骤①-13 ;当前者大于或等于后者时，选择尺寸大小 为8X8的预测单元作为对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然后令i= i+4,再执行步骤①-13 ;其中，i=i+4和P=P+3中的"="为赋值符号；
[0020] ①-13、将当前编码帖中当前待处理的第i个预测单元作为当前预测单元，然后返 回步骤①-4继续执行，直至当前编码帖中的所有预测单元 处理完毕；
[0021] ①-14、将原始的肥VC视频中的下一帖待编码的帖作为当前编码帖，然后返回步 骤①-2继续执行，直至隐秘信息全部嵌入完毕或原始的肥VC视频中的所有帖处理完毕，得 到含隐秘信息的肥VC视频码流；
[0022] 所述的隐秘信息提取部分的具体步骤如下：
[0023] ②-1、在隐秘信息提取端，利用肥VC标准解码器对接收到的含隐秘信息的肥VC视 频码流进行解码；
[0024] ②-2、将含隐秘信息的肥VC视频码流中解码得到的第i'个预测单元定义为当前 预测单元，其中，1《i'《I'，i'的初始值为1，I'表示含隐秘信息的肥VC视频码流中包 含的预测单元的总个数；
[002引②-3、如果当前预测单元属于I帖，则执行步骤②-4 ;如果当前预测单元属于B帖 或P帖，则对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+1，再执行步骤②-6 ;其 中，i' =i'+l中的"="为赋值符号；
[0026] ②-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤②-5;否 贝1J，对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+l，再执行步骤②-6;其中，i' = i'+l中的"="为赋值符号.
[0027] ②-5、将W当前预测单元为首的连续四个已解码的尺寸大小均为4X4的预测单 元构成的组合定义为当前预测单元组合；然后读取当前预测单元组合中的每个预测单元的 预测模式，将当前预测单元组合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为再根 据当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的数字标识，提取出=比特隐秘信 息，假设S比特隐秘信息分别为第P位比特tp、第P+1位比特tp+1、第P+2位比特tp+2,则tp =
最后令 i=i+4,并令P=P+3,再执钉步骤②-6 ;其中，j=1, 2, 3, 4,gjE[0, 34]，1《P《P-2,P的初始值为1，P表示隐秘信息的总长度，gl、g2、g3、g4对应表示当前预测单元组合中的第 1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，LSB(gi)表示取gi的二 进制数的最低位，LSB(g2)表示取g2的二进制数的最低位，LSB(g3)表示取g3的二进制数 的最低位
的二进制数的最低 化符号"L」"为向下取整符号，1' =i'+4和P=P巧中的"="为赋值符号；
[0028] ②-6、将含隐秘信息的肥VC视频码流中解码得到的第i'个预测单元作为当前预 测单元，然后返回步骤②-3继续执行，直至提取出含隐秘信息的肥VC视频码流中的隐秘信 息或含隐秘信息的肥VC视频码流解码完毕。
[0029] 所述的步骤①-8、所述的步骤①-9、所述的步骤①-10和所述的步骤①-11中对 最低位进行修改的规则为；如果最低位为0,则修改为1 ;如果最低位为1，则修改为0 ;所述 的步骤①-9、所述的步骤①-10和所述的步骤①-11中对次低位进行修改的规则为；如果 次低位为0,则修改为1 ;如果次低位为1，则修改为0。
[0030] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0031] 1)本发明方法通过分析肥VC编解码结构，针对尺寸大小为4X4的预测单元，在帖 内预测编码过程中调制预测模式为符合嵌入条件的率失真代价值最小的预测模式，并利用 拉格朗日率失真模型自适应的选取编码单元的预测单元类型W决定是否嵌入隐秘信息，该 种隐秘信息嵌入方式能够很好地保证视频的主客观质量。
[0032] 2)本发明方法利用隐写编码中的（1，3, 2)矩阵编码算法和LSBMR算法结合形成 的汉明码+1算法，根据待嵌入的=比特隐秘信息修改预测模式完成信息嵌入，在四个连续 的4X4帖内亮度块嵌入S比特隐秘信息，既保证了隐藏容量，也降低了因预测模式的修改 造成视频质量下降的影响，很好地保证了视频的主客观质量，大大降低了嵌入隐秘信息对 视频码流的影响。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明方法的隐秘信息嵌入部分的实现流程框图；
[0034] 图2为肥VC中帖内35种预测模式的示意图；
[OCK35] 图3a为Baske忧all化SS视频的第1帖未嵌隐秘信息的重建图像帖；
[0036] 图3b为BQMall视频的第1帖未嵌隐秘信息的重建图像帖；
[0037] 图4a为Baske忧all化SS视频的第1帖利用本发明方法嵌入隐秘信息后的重建图 像帖；
[0038] 图4b为BQMall视频的第1帖利用本发明方法嵌入隐秘信息后的重建图像帖；
[0039] 图5a为Blowin浊ubbles(416X240)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本发 明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；
[0040] 图化为BQMalU832X480)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本发明方法嵌 入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；
[00川图5c为vidyol(1280X720)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本发明方法嵌 入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；
[0042] 图5d为Baske忧allDrive(1920X1080)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本 发明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图。
【具体实施方式】
[0043]W下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0044] 本发明提出的一种基于汉明码+1的肥VC视频的信息隐藏方法，其包括隐秘信息 嵌入和隐秘信息提取两部分，隐秘信息嵌入部分的实现流程框图如图1所示，隐秘信息嵌 入部分的具体步骤如下：
[004引①-1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的肥VC视频中当前待编码的 帖定义为当前编码帖。
[0046] ①-2、如果当前编码帖为I帖，则执行步骤①-3;如果当前编码帖为B帖或P帖， 则对当前编码帖不处理，然后执行步骤①-14。
[0047] ①-3、将当前编码帖中当前待处理的第i个预测单元定义为当前预测单元，其中， 1《i《I，i的初始值为1，I表示当前编码帖中包含的预测单元的总个数。
[0048] ①-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤①-5;否 贝1J，对当前预测单元不处理，然后令i=i+1，再执行步骤①-13 ;其中，i=i+1中的"="为 赋值符号。
[0049] ①-5、将W当前预测单元为首的四个连续的尺寸大小均为4X4的预测单元构成 的组合定义为当前预测单元组合，再执行步骤①-6。
[0050]①-6、从待嵌入的隐秘信息中取出第P位比特Sp、第P+1位比特Sp+i、第P+2位比 特Sp+2作为当前待嵌入的S比特信息，其中，1《P《P-2,P的初始值为1，P表示隐秘信息 的总长度。
[0051] 采用现有技术对当前预测单元组合中的每个预测单元进行帖内预测编码，在帖内 预测编码过程中确定当前预测单元组合中的每个预测单元的预测模式，将当前预测单元组 合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为kj.;然后对当前预测单元组合中的前 =个预测单元各自的预测模式的数字标识进行奇偶映射，得到当前预测单元组合中的前= 个预测单元各自的预测模式的数字标识的映射值，将当前预测单元组合中的第j'个预测 单元的预测模式的数字标识kj，的映射值记为化j，，Lkj，=LSB化j，），其中，j= 1，2, 3, 4， kjG[0, 34]，图2给出了肥VC中帖内35种预测模式，j' = 1，2, 3,LSB化j，）表示取kj，的 二进制数的最低位。
[0052] ①-7、根据（1，3, 2)矩阵编码算法建立当前预测单元组合中的前S个预测单元各 自的预测模式的数字标识的映射值与当前待嵌入的=比特信息中的前两比特信息的对应 关系，确定是否修改当前预测单元组合中的前=个预测单元各自的预测模式，具体过程为： 若化1?Lk2= =Sp且化2?Lk3==Sp+1，则不修改当前预测单元组合中的前S个预测单 元各自的预测模式，然后执行步骤①-8 ;若化1?Lk2==Sp且化2?Lkg声Sp+i，则不修改 当前预测单元组合中的第1个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组 合中的第2个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-9 ;若化1 ?Lk2声SP且化2 ?Lk3 = =Sp+i，则不修改当前预测单元组合中的第2个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改 当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-10;若化1?化2声Sp 且Lk2 ?Lk3声SP+1，则不修改当前预测单元组合中的第1个和第2个预测单元各自的预测 模式，而修改当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-11 ;其 中，Lki、Lk2、Lk3对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个预测单元各自的预 测模式的数字标识的映射值，符号"? "为异或运算符号。
[0053] 表1给出了当前预测单元组合中的前=个预测单元各自的预测模式是否修改的 条件。
[0054] 表1当前预测单元组合中的前=个预测单元各自的预测模式是否修改的条件
[00巧]
[0056]
[0057]①-8、根据LSBMR(LeastSignificantBitMatchingRevisited)算 法，确定是否修改当前预测单元组合中的第4个预测单元的预测模式，具体过 程为：若
则不修改当前预测单元组合中的 第4个预测单元的预测模式，令i=i+4,且令P=P+3,然后执行步骤①-13 ;若
，则对当前预测单元组合中的第4个预测单元 的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①-12;其中，
的二进制数的最低位，ki、k；2、ks、 k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模 式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号，i=i+4和P=p+3中的"="为赋值符号。 [005引①-9、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
，则对当前预测单元 组合中的第2个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;若则对当前预测单元组合中的第2个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中
的二进制数的最低位，ki、 k2、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号。
[0059] ①-10、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第1个预测单元的 预测模式进行修改，具体过程为：若
，则对当前预测单 元组合中的第1个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执 行步骤①-12 ;若
则对当前预测单元组合中的第1个 预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤 ①-12;其中
的二进制数的最低 位，ki、k2、kg、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元 各自的预测模式的数字标识，符号1」"为向下取整符号。
[0060] ①-11、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
则对当前预测单元 组合中的第3个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;若
则对当前预测单元组合中的第3个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中，
的二进制数的最低位，ki、 k2、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号。
[0061] 表2给出了当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的具体修改方 式。
[0062] 表2当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的具体修改方式
[0063]
[0064]
[0065] ①-12、在当前预测单元组合中的预测单元的预测模式修改后的前提下，利用拉格 朗日率失真模型自适应的选取编码单元的预测单元类型，即比较当前预测单元组合中的四 个预测单元的率失真代价之和与当前预测单元组合中的四个预测单元的上一级尺寸大小 为8X8的预测单元的率失真代价的大小，当前者小于后者时，选择尺寸大小为4X4的预测 单元作为对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然后令i=i+4,并令P= P+3,再执行步骤①-13 ;当前者大于或等于后者时，选择尺寸大小为8X8的预测单元作为 对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然后令i=i+4,再执行步骤①-13 ; 其中，i= 1+4和P=P+3中的"="为赋值符号。
[0066] ①-13、将当前编码帖中当前待处理的第i个预测单元作为当前预测单元，然后返 回步骤①-4继续执行，直至当前编码帖中的所有预测单元处理完毕。
[0067] ①-14、将原始的肥VC视频中的下一帖待编码的帖作为当前编码帖，然后返回步 骤①-2继续执行，直至隐秘信息全部嵌入完毕或原始的肥VC视频中的所有帖处理完毕，得 到含隐秘信息的肥VC视频码流。
[0068] 隐秘信息提取部分的具体步骤如下：
[0069] ②-1、在隐秘信息提取端，利用肥VC标准解码器对接收到的含隐秘信息的肥VC视 频码流进行解码。
[0070] ②-2、将含隐秘信息的肥VC视频码流中解码得到的第i'个预测单元定义为当前 预测单元，其中，1《i'《I'，i'的初始值为1，I'表示含隐秘信息的肥VC视频码流中包 含的预测单元的总个数。
[0071] ②-3、如果当前预测单元属于I帖，则执行步骤②-4 ;如果当前预测单元属于B帖 或P帖，则对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+1，再执行步骤②-6 ;其 中，i' =i'+l中的"="为赋值符号。
[0072] ②-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤②-5;否 贝1J，对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+l，再执行步骤②-6;其中，i' = i'+l中的"="为赋值符号。
[0073] ②-5、将W当前预测单元为首的连续四个已解码的尺寸大小均为4X4的预测单 元构成的组合定义为当前预测单元组合；然后读取当前预测单元组合中的每个预测单元的 预测模式，将当前预测单元组合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为gj;再根 据当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的数字标识，提取出=比特隐秘信 息，假设S比特隐秘信息分别为第P位比特tp、第P+1位比特tp+i、第P+2位比特tp+2,则tp= LSB (gi)出LSB始），tp+i=LSB (g 2)出LSB始）
最后令 i = i +4,并令P = P+3,再执钉步骤②-6 ;其中，j = 1, 2, 3, 4, gj E [0, 34]，1《P《P-2, P的初始值为1，P表示隐秘信息的总长度，gl、g2、g3、g4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，LSB(gi)表示取gi的二 进制数的最低位，LSB(g2)表示取g2的二进制数的最低位，LSB(g3)表示取g3的二进制数 的最低位，
的二进制数的最低 化符号"L」"为向下取整符号，1' =i'+4和p=p+3中的"="为赋值符号。
[0074] ②-6、将含隐秘信息的肥VC视频码流中解码得到的第i'个预测单元作为当前预 测单元，然后返回步骤②-3继续执行，直至提取出含隐秘信息的肥VC视频码流中的隐秘信 息或含隐秘信息的肥VC视频码流解码完毕。
[00巧]上述，步骤①-8、步骤①-9、步骤①-10和步骤①-11中对最低位进行修改的规则 为；如果最低位为0,则修改为1 ;如果最低位为1，则修改为0 ;步骤①-9、步骤①-10和步 骤①-11中对次低位进行修改的规则为；如果次低位为0,则修改为1 ;如果次低位为1，则 修改为0。
[0076]W下为对本发明方法进行测试，W说明本发明方法的有效性和可行性。
[0077] 本发明方法测试主要在肥VC测试模型歷12. 0上进行。测试平台的硬件配置为： Intel(时Core(TM)i3CPU,主频 3. 20細Z，内存 4. 00GB;操作系统为Windows7, 32 位；开发 工具为MicrosoftVisualS化dio2010。肥VC测试模型歷12. 0的主要编码参数为；高效 率配置，随机访问模式，编码帖数为96帖，I帖的图像组G0P佑roupofPic化res)的长度 为 8，I帖的周期长度Intra化riocKPeriodofI-Frame)为 16。
[0078] 图3a给出了Baske忧all化ss视频的第1帖未嵌隐秘信息的重建图像帖，图3b给 出了BQMall视频的第1帖未嵌隐秘信息的重建图像帖，图4a给出了Baske忧all化SS视频 的第1帖利用本发明方法嵌入隐秘信息后的重建图像帖，图4b给出了BQMall视频的第1 帖利用本发明方法嵌入隐秘信息后的重建图像帖。从图3a至图4b中可W看出，利用本发 明方法进行隐秘信息隐藏并没有对视频的主观质量造成显著的影响。
[0079] 图5a给出了Blowin浊ubbles(416X240)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用 本发明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；图化给出了BQMalU832X480)视频未嵌 隐秘信息的PSNR曲线与利用本发明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；图5c给出了 vidyol (1280X720)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本发明方法嵌入隐秘信息后的 PSNR曲线对比图；图5d给出了Baske忧allDrive(1920X1080)视频未嵌隐秘信息的PSNR 曲线与利用本发明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图。从图5a至图5d中可W看出， 利用本发明方法嵌入隐秘信息后视频的PSNR值略有降低，但载密视频与原始视频的PSNR 差值都在0. 05地W内，对视频的画质质量没有造成影响。
[0080] 采用APSNR和BRI对应表示平均峰值信噪比PSNR和编码比特率的变化幅 度，
其中，PSNR'Y表示嵌入隐秘信 息后I帖的亮度值的平均峰值信噪比，PSNRy表示嵌入隐秘信息前I帖的亮度值的平 均峰值信噪比，R'表示嵌入隐秘信息后I帖的比特率，R表示嵌入隐秘信息前I帖 的比特率。表3列出了QP= 26时不同视频测试序列炬lowin浊ubbles_416X240、 Flowervase_416X240.BQMall_832X480.Flowervase_832X480.vidyol_1280X720. Baske忧all化ive_1920X1080)的性能测试结果，通过对表3中的数据分析，可W得出W下 结论；1)对于不同类别的测试序列，由于视频分辨率不同，帖内4X4亮度块的数目不同，因 此嵌入容量存在差异性；2)对于同类的测试序列，由于视频内容不同，帖内4X4亮度块的 数目不相同，因此嵌入容量也存在差异性；3)嵌入隐秘信息前后PSNR值和码率出现波动性 的原因除了将修改块的最优预测模式替换为次优预测模式造成的影响外，更重要的原因是 对相邻块的预测造成偏差，形成帖内失真漂移，而用替换的次优预测模式进行重编码能有 效控制失真漂移的影响，对视频质量影响很小，满足信息隐藏中的视觉隐蔽性。
[008。 表3各视频测试序列的性能测试结果（QP= 26)
[0082]
【主权项】
1. 一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法，其特征在于：包括隐秘信息嵌入 和隐秘信息提取两部分，所述的隐秘信息嵌入部分的具体步骤如下： ①-1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的HEVC视频中当前待编码的帧定 义为当前编码帧； ①-2、如果当前编码帧为I帧，则执行步骤①-3 ;如果当前编码帧为B帧或P帧，则对 当前编码帧不处理，然后执行步骤①-14 ; ①-3、将当前编码帧中当前待处理的第i个预测单元定义为当前预测单元，其中， 1 < i < I，i的初始值为1，I表示当前编码帧中包含的预测单元的总个数； ①-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否 为4X4,如果是，则执行步骤①-5;否则，对 当前预测单元不处理，然后令i = i+Ι，再执行步骤①-13 ;其中，i = i+Ι中的"="为赋值 符号； ①-5、将以当前预测单元为首的四个连续的尺寸大小均为4X4的预测单元构成的组 合定义为当前预测单元组合，再执行步骤①-6 ; ①-6、从待嵌入的隐秘信息中取出第p位比特sp、第p+1位比特sp+1、第p+2位比特s p+2作为当前待嵌入的三比特信息，其中，I < P < P_2，p的初始值为1，P表示隐秘信息的总长 度； 对当前预测单元组合中的每个预测单元进行帧内预测编码，在帧内预测编码过程中确 定当前预测单元组合中的每个预测单元的预测模式，将当前预测单元组合中的第j个预测 单元的预测模式的数字标识记为kj;然后对当前预测单元组合中的前三个预测单元各自 的预测模式的数字标识进行奇偶映射，得到当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的 预测模式的数字标识的映射值，将当前预测单元组合中的第j'个预测单元的预测模式的 数字标识k」，的映射值记为Lk」，，Lk」，=LSB (k」，），其中，j = 1，2, 3, 4, kj e [〇, 34]，j' = 1，2, 3, LSB (k」，）表示取k」，的二进制数的最低位； ①-7、根据（1，3, 2)矩阵编码算法建立当前预测单元组合中的前三个预测单元各自 的预测模式的数字标识的映射值与当前待嵌入的三比特信息中的前两比特信息的对应关 系，确定是否修改当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的预测模式，具体过程为：若 Lk1 ? Lk2== s p且Lk2 ? Lk3== s P+1，则不修改当前预测单元组合中的前三个预测单元 各自的预测模式，然后执行步骤①-8 ;若Lk1 ? Lk2== s p且Lk2 ? Lk 3辛s P+1，则不修改当 前预测单元组合中的第1个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组合 中的第2个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-9 ;若Lk1 ? Lk 2辛s p且Lk 2 ? Lk 3== sp+1，则不修改当前预测单元组合中的第2个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当 前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-10 ;若Lk1 ? Lk 2辛s p且Lk2 ? Lk 3辛s P+1，则不修改当前预测单元组合中的第1个和第2个预测单元各自的预测 模式，而修改当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-11 ;其 中，ΙΛ、Lk2、Lk3对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个预测单元各自的预 测模式的数字标识的映射值，符号" ? "为异或运算符号； ①-8、根据LSBMR算法，确定是否修改当前预测单元组合中的第4个预测单元 的预测模式，具体过程为：若则不修改当前预测 单元组合中的第4个预测单元的预测模式，令i = i+4,且令p = p+3,然后执行步骤 ①-13;若> 则对当前预测单元组合中的第4个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①-12;其中，的二进制数的最低位，kp k2、k3、 k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模 式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号，i = i+4和P = P+3中的"="为赋值符号； ①-9、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预测模 式进行修改，具体过程为：若I则对当前预测单元组合 中的第2个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤 ①-12 ;若，则对当前预测单元组合中的第2个预测单元 的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ;其 中，t的二进制数的最低位，h、k2、 k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测 模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号； ①-10、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模 式进行修改，具体过程为：若，则对当前预测单元组合 中的第1个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤 ①-12 ;若^则对当前预测单元组合中的第1个预测单元 的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ;其 中，的二进制数的最低位，h、k2、 k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测 模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号； ①-11、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模 式进行修改，具体过程为：若，则对当前预测单元组合 中的第3个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤 ①-12 ;若，则对当前预测单元组合中的第3个预测单元 的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ;其 中，丨勺二进制数的最低位，V k2、 k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测 模式的数字标识，符号」"为向下取整符号； ①-12、在当前预测单元组合中的预测单元的预测模式修改后的前提下，比较当前预测 单元组合中的四个预测单元的率失真代价之和与当前预测单元组合中的四个预测单元的 上一级尺寸大小为8X8的预测单元的率失真代价的大小，当前者小于后者时，选择尺寸大 小为4X4的预测单元作为对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然后令i =i+4,并令p = p+3,再执行步骤①-13 ;当前者大于或等于后者时，选择尺寸大小为8X8 的预测单元作为对应的尺寸大小为8 X 8的编码单元的预测单元类型，然后令i = i+4,再执 行步骤①-13 ;其中，i = i+4和p = p+3中的"="为赋值符号； ①-13、将当前编码帧中当前待处理的第i个预测单元作为当前预测单元，然后返回步 骤①-4继续执行，直至当前编码帧中的所有预测单元处理完毕； ① -14、将原始的HEVC视频中的下一帧待编码的帧作为当前编码帧，然后返回步骤 ①-2继续执行，直至隐秘信息全部嵌入完毕或原始的HEVC视频中的所有帧处理完毕，得到 含隐秘信息的HEVC视频码流； 所述的隐秘信息提取部分的具体步骤如下： ② -1、在隐秘信息提取端，利用HEVC标准解码器对接收到的含隐秘信息的HEVC视频码 流进行解码； ②-2、将含隐秘信息的HEVC视频码流中解码得到的第i'个预测单元定义为当前预测 单元，其中，1彡i'彡Γ，i'的初始值为1，Γ表示含隐秘信息的HEVC视频码流中包含的 预测单元的总个数； ②-3、如果当前预测单元属于I帧，则执行步骤②-4 ;如果当前预测单元属于B帧或P 帧，则对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' = i'+l，再执行步骤②-6 ;其中，i' =i'+1中的"="为赋值符号； ②-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤②-5;否则，对 当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+l，再执行步骤②-6;其中，i' =i'+l 中的"="为赋值符号； ②-5、将以当前预测单元为首的连续四个已解码的尺寸大小均为4X4的预测单元构 成的组合定义为当前预测单元组合；然后读取当前预测单元组合中的每个预测单元的预测 模式，将当前预测单元组合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为&;再根据当 前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的数字标识，提取出三比特隐秘信息， 假设三比特隐秘信息分别为第P位比特tp、第P+I位比特tp+1、第P+2位比特tp+2，则t p =最后令 i' = i' +4,并令 p = p+3,再执行步骤②-6 ;其中，j = 1，2, 3, 4，gjG [〇, 34]，1 彡 p 彡 P-2， P的初始值为1，P表示隐秘信息的总长度，gl、g2、g3、g 4对应表示当前预测单元组合中的第 1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，LSB (gl)表示取gl的二 进制数的最低位，LSB (g2)表示取&的二进制数的最低位，LSB (g3)表示取g3的二进制数的 最低位，的二进制数的最低位， 符号"L」"为向下取整符号，i' = i'+4和P = P+3中的"="为赋值符号； ②-6、将含隐秘信息的HEVC视频码流中解码得到的第i'个预测单元作为当前预测单 元，然后返回步骤②-3继续执行，直至提取出含隐秘信息的HEVC视频码流中的隐秘信息或 含隐秘信息的HEVC视频码流解码完毕。2.根据权利要求1所述的一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法，其特征在 于所述的步骤①-8、所述的步骤①_9、所述的步骤①-10和所述的步骤①-11中对最低位 进行修改的规则为：如果最低位为〇,则修改为1 ;如果最低位为1，则修改为〇 ;所述的步骤 ①-9、所述的步骤①-10和所述的步骤①-11中对次低位进行修改的规则为：如果次低位 为〇,则修改为1 ;如果次低位为1，则修改为0。
【专利摘要】本发明公开了一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法，其利用隐写编码中的(1,3,2)矩阵编码算法和LSBMR算法结合形成的汉明码+1算法，根据待嵌入的三比特隐秘信息修改预测模式完成信息嵌入，在四个连续的4×4帧内亮度块嵌入三比特隐秘信息，既保证了隐藏容量，也降低了因预测模式的修改造成视频质量下降的影响，很好地保证了视频的主客观质量，大大降低了嵌入隐秘信息对视频码流的影响；通过分析HEVC编解码结构，针对尺寸大小为4×4的预测单元，在帧内预测编码过程中调制预测模式为符合嵌入条件的率失真代价值最小的预测模式，并利用拉格朗日率失真模型自适应的选取编码单元的预测单元类型，这种隐秘信息嵌入方式能够很好地保证视频的主客观质量。
【IPC分类】H04N19/147, H04N19/467, H04N19/154
【公开号】CN104902281
【申请号】CN201510270877
【发明人】王让定, 徐健, 徐达文, 黄美玲, 李倩, 王家骥, 李伟
【申请人】宁波大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种信息隐藏技术，尤其是设及一种基于汉明码+1的肥VCOli曲 EfficiencyVideoCoding)视频的信息隐藏方法。
【背景技术】
[0002] 随着互联网技术的快速发展和数字多媒体应用的普及，多媒体信息被仿造和篡改 的现象日益严重，信息安全问题变得越来越突出。信息隐藏技术作为隐秘通信和版权保护 的有效手段得到了快速的发展。常见的信息隐藏载体主要有文本、图像、音频和视频等，数 字视频因其数据量大和高效性等特点已成为多媒体信息隐藏的重要组成部分，其通常W压 缩形式进行存储和传输。肥VC是继H. 264/AVC之后的新一代高效视频压缩标准，其核屯、目 标是在保证视频质量相同的前提下，压缩效率提高一倍，在高清、超高清等视频应用领域发 挥着重要作用。因此，研究肥VC标准下的视频信息隐藏算法具有较高的现实意义和理论价 值。
[0003] 目前大多数视频信息隐藏算法都是基于H. 264/AVC标准下的，根据嵌入位置的不 同一般可分为基于预测模式、DCT系数和运动矢量等方案。在针对帖内预测模式的H. 264/ AVC视频的信息隐藏算法研究中，Xu等人通过分析帖内4X4亮度块的参考像素亮度值的 波动情况，选取参考像素亮度值方差较小的帖内4X4亮度块作为嵌入区域，根据隐秘信息 与预测模式的映射关系，调制最优预测模式为与隐秘信息奇偶性相同且率失真代价值最小 的预测模式完成信息嵌入。隐写编码作为隐写术的重要组成部分也逐渐应用于视频信息 隐藏技术中，其旨在尽量减少对载体的修改而嵌入尽可能多的信息。Yang等人利用矩阵编 码建立隐秘信息和预测模式的映射关系，在S个帖内4X4亮度块中嵌入化it隐秘信息， 只需修改一位预测模式，减小了因修改而带来的失真。Liu等人利用LSBMR(LSBMatching Revisited)算法调制帖内预测模式，在连续2个预测模式中调制其中一个嵌入化it隐秘信 息，并结合矩阵编码引入汉明码+1算法，在8个预测模式中修改1个嵌入4bit隐秘信息， 嵌入率和嵌入容量大大不足。
[0004] 基于肥VC标准下的视频信息隐藏算法还处在起步阶段。由于肥VC标准与H. 264/ AVC标准在编码结构上存在着显著的差异性，因此针对H. 264/AVC视频的信息隐藏算法并 不能直接应用于肥VC视频上。针对肥VC视频的信息隐藏方法，有如Wang等人根据统计 的最优预测模式和次优预测模式的概率分布情况，建立预测模式和隐秘信息的分组映射关 系，在一个帖内4X4亮度块中嵌入化it隐秘信息，虽然嵌入容量得到了大幅提高，但其不 具有普遍性，且对嵌入后的视频质量影响较大。又如化ung等人提出了一种基于DCT/DST 系数的肥VC视频信息隐藏算法，其可W有效地控制帖内失真漂移，减弱其累积效应，提高 肥VC视频视觉效果，但是该方法对DCT系数采用归零假设，不具有一般性，且该方法的嵌入 容量不足。
【发明内容】
[000引本发明所要解决的技术问题是提供一种基于汉明码+1的肥VC视频的信息隐藏方 法，其能够很好地保证视频的主客观质量，对视频码流的影响很小，同时能够很好地保证嵌 入容量。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为；一种基于汉明码+1的肥VC视频 的信息隐藏方法，其特征在于；包括隐秘信息嵌入和隐秘信息提取两部分，所述的隐秘信息 嵌入部分的具体步骤如下；
[0007] ①-1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的肥VC视频中当前待编码的 帖定义为当前编码帖；
[000引①-2、如果当前编码帖为I帖，则执行步骤①-3 ;如果当前编码帖为B帖或P帖， 则对当前编码帖不处理，然后执行步骤①-14 ;
[0009] ①-3、将当前编码帖中当前待处理的第i个预测单元定义为当前预测单元，其中， 1《i《I，i的初始值为1，I表示当前编码帖中包含的预测单元的总个数；
[0010] ①-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤①-5 ;否 贝1J，对当前预测单元不处理，然后令i=i+1，再执行步骤①-13 ;其中，i=i+1中的"="为 赋值符号；
[0011] ①-5、将W当前预测单元为首的四个连续的尺寸大小均为4X4的预测单元构成 的组合定义为当前预测单元组合，再执行步骤①-6 ;
[001引①-6、从待嵌入的隐秘信息中取出第P位比特Sp、第P+1位比特Sp+i、第P+2位比 特Sp+2作为当前待嵌入的S比特信息，其中，1《P《P-2,P的初始值为1，P表示隐秘信息 的总长度；
[0013] 对当前预测单元组合中的每个预测单元进行帖内预测编码，在帖内预测编码过程 中确定当前预测单元组合中的每个预测单元的预测模式，将当前预测单元组合中的第j个 预测单元的预测模式的数字标识记为kj.;然后对当前预测单元组合中的前=个预测单元各 自的预测模式的数字标识进行奇偶映射，得到当前预测单元组合中的前=个预测单元各自 的预测模式的数字标识的映射值，将当前预测单元组合中的第j'个预测单元的预测模式 的数字标识kj，的映射值记为化J，，Lkj，=LSB化J，），其中，j= 1，2,3,4,kjG[0,34]，j' =1，2, 3,LSB化J，）表示取kj，的二进制数的最低位；
[0014] ①-7、根据（1，3, 2)矩阵编码算法建立当前预测单元组合中的前S个预测单元各 自的预测模式的数字标识的映射值与当前待嵌入的=比特信息中的前两比特信息的对应 关系，确定是否修改当前预测单元组合中的前=个预测单元各自的预测模式，具体过程为： 若化1?Lk2= =Sp且化2?Lk3==Sp+i，则不修改当前预测单元组合中的前S个预测单 元各自的预测模式，然后执行步骤①-8 ;若化1?Lk2==Sp且化2?Lkg声Sp+i，则不修改 当前预测单元组合中的第1个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组 合中的第2个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-9 ;若化1 ?Lk2声SP且化2 ?Lk3 = =Sp+i，则不修改当前预测单元组合中的第2个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改 当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-10;若化1?化2声Sp 且Lk2 ?Lk3声SP+1，则不修改当前预测单元组合中的第1个和第2个预测单元各自的预测 模式，而修改当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-11 ;其 中，Lki、Lk2、Lk3对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个预测单元各自的预 测模式的数字标识的映射值，符号"ffi"为异或运算符号；
[0015] ①-8、根据LSBMR算法，确定是否修改当前预测单元组合中的第4个预测单 元的预测模式，具体过程为：若
则不修改当前预 测单元组合中的第4个预测单元的预测模式，令i=i+4,且令P=P+3,然后执行步骤 ①-13;若
则对当前预测单元组合中的第4个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①-12;其中，
的二进制数的最低位，ki、k2、ks、 k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模 式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号，i=i+4和P=P+3中的"="为赋值符号；
[0016] ①-9、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
则对当前预测单元 组合中的第2个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;若
，则对当前预测单元组合中的第2个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中，
的二进制数的最低位，ki、 k,、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号；
[0017] ①-10、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第1个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
则对当前预测单元 组合中的第1个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;若
，则对当前预测单元组合中的第1个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中，
的二进制数的最低位，ki、 k2、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号；
[0018] ①-11、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
，则对当前预测单元 组合中的第3个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;老
，则对当前预测单元组合中的第3个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中，
的二进制数的最低位，ki、 k,、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号；
[0019] ①-12、在当前预测单元组合中的预测单元的预测模式修改后的前提下，比较当 前预测单元组合中的四个预测单元的率失真代价之和与当前预测单元组合中的四个预测 单元的上一级尺寸大小为8X8的预测单元的率失真代价的大小，当前者小于后者时，选择 尺寸大小为4X4的预测单元作为对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然 后令i=i+4,并令P=P+3,再执行步骤①-13 ;当前者大于或等于后者时，选择尺寸大小 为8X8的预测单元作为对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然后令i= i+4,再执行步骤①-13 ;其中，i=i+4和P=P+3中的"="为赋值符号；
[0020] ①-13、将当前编码帖中当前待处理的第i个预测单元作为当前预测单元，然后返 回步骤①-4继续执行，直至当前编码帖中的所有预测单元 处理完毕；
[0021] ①-14、将原始的肥VC视频中的下一帖待编码的帖作为当前编码帖，然后返回步 骤①-2继续执行，直至隐秘信息全部嵌入完毕或原始的肥VC视频中的所有帖处理完毕，得 到含隐秘信息的肥VC视频码流；
[0022] 所述的隐秘信息提取部分的具体步骤如下：
[0023] ②-1、在隐秘信息提取端，利用肥VC标准解码器对接收到的含隐秘信息的肥VC视 频码流进行解码；
[0024] ②-2、将含隐秘信息的肥VC视频码流中解码得到的第i'个预测单元定义为当前 预测单元，其中，1《i'《I'，i'的初始值为1，I'表示含隐秘信息的肥VC视频码流中包 含的预测单元的总个数；
[002引②-3、如果当前预测单元属于I帖，则执行步骤②-4 ;如果当前预测单元属于B帖 或P帖，则对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+1，再执行步骤②-6 ;其 中，i' =i'+l中的"="为赋值符号；
[0026] ②-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤②-5;否 贝1J，对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+l，再执行步骤②-6;其中，i' = i'+l中的"="为赋值符号.
[0027] ②-5、将W当前预测单元为首的连续四个已解码的尺寸大小均为4X4的预测单 元构成的组合定义为当前预测单元组合；然后读取当前预测单元组合中的每个预测单元的 预测模式，将当前预测单元组合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为再根 据当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的数字标识，提取出=比特隐秘信 息，假设S比特隐秘信息分别为第P位比特tp、第P+1位比特tp+1、第P+2位比特tp+2,则tp =
最后令 i=i+4,并令P=P+3,再执钉步骤②-6 ;其中，j=1, 2, 3, 4,gjE[0, 34]，1《P《P-2,P的初始值为1，P表示隐秘信息的总长度，gl、g2、g3、g4对应表示当前预测单元组合中的第 1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，LSB(gi)表示取gi的二 进制数的最低位，LSB(g2)表示取g2的二进制数的最低位，LSB(g3)表示取g3的二进制数 的最低位
的二进制数的最低 化符号"L」"为向下取整符号，1' =i'+4和P=P巧中的"="为赋值符号；
[0028] ②-6、将含隐秘信息的肥VC视频码流中解码得到的第i'个预测单元作为当前预 测单元，然后返回步骤②-3继续执行，直至提取出含隐秘信息的肥VC视频码流中的隐秘信 息或含隐秘信息的肥VC视频码流解码完毕。
[0029] 所述的步骤①-8、所述的步骤①-9、所述的步骤①-10和所述的步骤①-11中对 最低位进行修改的规则为；如果最低位为0,则修改为1 ;如果最低位为1，则修改为0 ;所述 的步骤①-9、所述的步骤①-10和所述的步骤①-11中对次低位进行修改的规则为；如果 次低位为0,则修改为1 ;如果次低位为1，则修改为0。
[0030] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0031] 1)本发明方法通过分析肥VC编解码结构，针对尺寸大小为4X4的预测单元，在帖 内预测编码过程中调制预测模式为符合嵌入条件的率失真代价值最小的预测模式，并利用 拉格朗日率失真模型自适应的选取编码单元的预测单元类型W决定是否嵌入隐秘信息，该 种隐秘信息嵌入方式能够很好地保证视频的主客观质量。
[0032] 2)本发明方法利用隐写编码中的（1，3, 2)矩阵编码算法和LSBMR算法结合形成 的汉明码+1算法，根据待嵌入的=比特隐秘信息修改预测模式完成信息嵌入，在四个连续 的4X4帖内亮度块嵌入S比特隐秘信息，既保证了隐藏容量，也降低了因预测模式的修改 造成视频质量下降的影响，很好地保证了视频的主客观质量，大大降低了嵌入隐秘信息对 视频码流的影响。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明方法的隐秘信息嵌入部分的实现流程框图；
[0034] 图2为肥VC中帖内35种预测模式的示意图；
[OCK35] 图3a为Baske忧all化SS视频的第1帖未嵌隐秘信息的重建图像帖；
[0036] 图3b为BQMall视频的第1帖未嵌隐秘信息的重建图像帖；
[0037] 图4a为Baske忧all化SS视频的第1帖利用本发明方法嵌入隐秘信息后的重建图 像帖；
[0038] 图4b为BQMall视频的第1帖利用本发明方法嵌入隐秘信息后的重建图像帖；
[0039] 图5a为Blowin浊ubbles(416X240)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本发 明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；
[0040] 图化为BQMalU832X480)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本发明方法嵌 入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；
[00川图5c为vidyol(1280X720)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本发明方法嵌 入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；
[0042] 图5d为Baske忧allDrive(1920X1080)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本 发明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图。
【具体实施方式】
[0043]W下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0044] 本发明提出的一种基于汉明码+1的肥VC视频的信息隐藏方法，其包括隐秘信息 嵌入和隐秘信息提取两部分，隐秘信息嵌入部分的实现流程框图如图1所示，隐秘信息嵌 入部分的具体步骤如下：
[004引①-1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的肥VC视频中当前待编码的 帖定义为当前编码帖。
[0046] ①-2、如果当前编码帖为I帖，则执行步骤①-3;如果当前编码帖为B帖或P帖， 则对当前编码帖不处理，然后执行步骤①-14。
[0047] ①-3、将当前编码帖中当前待处理的第i个预测单元定义为当前预测单元，其中， 1《i《I，i的初始值为1，I表示当前编码帖中包含的预测单元的总个数。
[0048] ①-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤①-5;否 贝1J，对当前预测单元不处理，然后令i=i+1，再执行步骤①-13 ;其中，i=i+1中的"="为 赋值符号。
[0049] ①-5、将W当前预测单元为首的四个连续的尺寸大小均为4X4的预测单元构成 的组合定义为当前预测单元组合，再执行步骤①-6。
[0050]①-6、从待嵌入的隐秘信息中取出第P位比特Sp、第P+1位比特Sp+i、第P+2位比 特Sp+2作为当前待嵌入的S比特信息，其中，1《P《P-2,P的初始值为1，P表示隐秘信息 的总长度。
[0051] 采用现有技术对当前预测单元组合中的每个预测单元进行帖内预测编码，在帖内 预测编码过程中确定当前预测单元组合中的每个预测单元的预测模式，将当前预测单元组 合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为kj.;然后对当前预测单元组合中的前 =个预测单元各自的预测模式的数字标识进行奇偶映射，得到当前预测单元组合中的前= 个预测单元各自的预测模式的数字标识的映射值，将当前预测单元组合中的第j'个预测 单元的预测模式的数字标识kj，的映射值记为化j，，Lkj，=LSB化j，），其中，j= 1，2, 3, 4， kjG[0, 34]，图2给出了肥VC中帖内35种预测模式，j' = 1，2, 3,LSB化j，）表示取kj，的 二进制数的最低位。
[0052] ①-7、根据（1，3, 2)矩阵编码算法建立当前预测单元组合中的前S个预测单元各 自的预测模式的数字标识的映射值与当前待嵌入的=比特信息中的前两比特信息的对应 关系，确定是否修改当前预测单元组合中的前=个预测单元各自的预测模式，具体过程为： 若化1?Lk2= =Sp且化2?Lk3==Sp+1，则不修改当前预测单元组合中的前S个预测单 元各自的预测模式，然后执行步骤①-8 ;若化1?Lk2==Sp且化2?Lkg声Sp+i，则不修改 当前预测单元组合中的第1个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组 合中的第2个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-9 ;若化1 ?Lk2声SP且化2 ?Lk3 = =Sp+i，则不修改当前预测单元组合中的第2个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改 当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-10;若化1?化2声Sp 且Lk2 ?Lk3声SP+1，则不修改当前预测单元组合中的第1个和第2个预测单元各自的预测 模式，而修改当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-11 ;其 中，Lki、Lk2、Lk3对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个预测单元各自的预 测模式的数字标识的映射值，符号"? "为异或运算符号。
[0053] 表1给出了当前预测单元组合中的前=个预测单元各自的预测模式是否修改的 条件。
[0054] 表1当前预测单元组合中的前=个预测单元各自的预测模式是否修改的条件
[00巧]
[0056]
[0057]①-8、根据LSBMR(LeastSignificantBitMatchingRevisited)算 法，确定是否修改当前预测单元组合中的第4个预测单元的预测模式，具体过 程为：若
则不修改当前预测单元组合中的 第4个预测单元的预测模式，令i=i+4,且令P=P+3,然后执行步骤①-13 ;若
，则对当前预测单元组合中的第4个预测单元 的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①-12;其中，
的二进制数的最低位，ki、k；2、ks、 k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模 式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号，i=i+4和P=p+3中的"="为赋值符号。 [005引①-9、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
，则对当前预测单元 组合中的第2个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;若则对当前预测单元组合中的第2个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中
的二进制数的最低位，ki、 k2、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号。
[0059] ①-10、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第1个预测单元的 预测模式进行修改，具体过程为：若
，则对当前预测单 元组合中的第1个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执 行步骤①-12 ;若
则对当前预测单元组合中的第1个 预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤 ①-12;其中
的二进制数的最低 位，ki、k2、kg、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元 各自的预测模式的数字标识，符号1」"为向下取整符号。
[0060] ①-11、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预 测模式进行修改，具体过程为：若
则对当前预测单元 组合中的第3个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行 步骤①-12 ;若
则对当前预测单元组合中的第3个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ; 其中，
的二进制数的最低位，ki、 k2、ks、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的 预测模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号。
[0061] 表2给出了当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的具体修改方 式。
[0062] 表2当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的具体修改方式
[0063]
[0064]
[0065] ①-12、在当前预测单元组合中的预测单元的预测模式修改后的前提下，利用拉格 朗日率失真模型自适应的选取编码单元的预测单元类型，即比较当前预测单元组合中的四 个预测单元的率失真代价之和与当前预测单元组合中的四个预测单元的上一级尺寸大小 为8X8的预测单元的率失真代价的大小，当前者小于后者时，选择尺寸大小为4X4的预测 单元作为对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然后令i=i+4,并令P= P+3,再执行步骤①-13 ;当前者大于或等于后者时，选择尺寸大小为8X8的预测单元作为 对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然后令i=i+4,再执行步骤①-13 ; 其中，i= 1+4和P=P+3中的"="为赋值符号。
[0066] ①-13、将当前编码帖中当前待处理的第i个预测单元作为当前预测单元，然后返 回步骤①-4继续执行，直至当前编码帖中的所有预测单元处理完毕。
[0067] ①-14、将原始的肥VC视频中的下一帖待编码的帖作为当前编码帖，然后返回步 骤①-2继续执行，直至隐秘信息全部嵌入完毕或原始的肥VC视频中的所有帖处理完毕，得 到含隐秘信息的肥VC视频码流。
[0068] 隐秘信息提取部分的具体步骤如下：
[0069] ②-1、在隐秘信息提取端，利用肥VC标准解码器对接收到的含隐秘信息的肥VC视 频码流进行解码。
[0070] ②-2、将含隐秘信息的肥VC视频码流中解码得到的第i'个预测单元定义为当前 预测单元，其中，1《i'《I'，i'的初始值为1，I'表示含隐秘信息的肥VC视频码流中包 含的预测单元的总个数。
[0071] ②-3、如果当前预测单元属于I帖，则执行步骤②-4 ;如果当前预测单元属于B帖 或P帖，则对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+1，再执行步骤②-6 ;其 中，i' =i'+l中的"="为赋值符号。
[0072] ②-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤②-5;否 贝1J，对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+l，再执行步骤②-6;其中，i' = i'+l中的"="为赋值符号。
[0073] ②-5、将W当前预测单元为首的连续四个已解码的尺寸大小均为4X4的预测单 元构成的组合定义为当前预测单元组合；然后读取当前预测单元组合中的每个预测单元的 预测模式，将当前预测单元组合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为gj;再根 据当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的数字标识，提取出=比特隐秘信 息，假设S比特隐秘信息分别为第P位比特tp、第P+1位比特tp+i、第P+2位比特tp+2,则tp= LSB (gi)出LSB始），tp+i=LSB (g 2)出LSB始）
最后令 i = i +4,并令P = P+3,再执钉步骤②-6 ;其中，j = 1, 2, 3, 4, gj E [0, 34]，1《P《P-2, P的初始值为1，P表示隐秘信息的总长度，gl、g2、g3、g4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，LSB(gi)表示取gi的二 进制数的最低位，LSB(g2)表示取g2的二进制数的最低位，LSB(g3)表示取g3的二进制数 的最低位，
的二进制数的最低 化符号"L」"为向下取整符号，1' =i'+4和p=p+3中的"="为赋值符号。
[0074] ②-6、将含隐秘信息的肥VC视频码流中解码得到的第i'个预测单元作为当前预 测单元，然后返回步骤②-3继续执行，直至提取出含隐秘信息的肥VC视频码流中的隐秘信 息或含隐秘信息的肥VC视频码流解码完毕。
[00巧]上述，步骤①-8、步骤①-9、步骤①-10和步骤①-11中对最低位进行修改的规则 为；如果最低位为0,则修改为1 ;如果最低位为1，则修改为0 ;步骤①-9、步骤①-10和步 骤①-11中对次低位进行修改的规则为；如果次低位为0,则修改为1 ;如果次低位为1，则 修改为0。
[0076]W下为对本发明方法进行测试，W说明本发明方法的有效性和可行性。
[0077] 本发明方法测试主要在肥VC测试模型歷12. 0上进行。测试平台的硬件配置为： Intel(时Core(TM)i3CPU,主频 3. 20細Z，内存 4. 00GB;操作系统为Windows7, 32 位；开发 工具为MicrosoftVisualS化dio2010。肥VC测试模型歷12. 0的主要编码参数为；高效 率配置，随机访问模式，编码帖数为96帖，I帖的图像组G0P佑roupofPic化res)的长度 为 8，I帖的周期长度Intra化riocKPeriodofI-Frame)为 16。
[0078] 图3a给出了Baske忧all化ss视频的第1帖未嵌隐秘信息的重建图像帖，图3b给 出了BQMall视频的第1帖未嵌隐秘信息的重建图像帖，图4a给出了Baske忧all化SS视频 的第1帖利用本发明方法嵌入隐秘信息后的重建图像帖，图4b给出了BQMall视频的第1 帖利用本发明方法嵌入隐秘信息后的重建图像帖。从图3a至图4b中可W看出，利用本发 明方法进行隐秘信息隐藏并没有对视频的主观质量造成显著的影响。
[0079] 图5a给出了Blowin浊ubbles(416X240)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用 本发明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；图化给出了BQMalU832X480)视频未嵌 隐秘信息的PSNR曲线与利用本发明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图；图5c给出了 vidyol (1280X720)视频未嵌隐秘信息的PSNR曲线与利用本发明方法嵌入隐秘信息后的 PSNR曲线对比图；图5d给出了Baske忧allDrive(1920X1080)视频未嵌隐秘信息的PSNR 曲线与利用本发明方法嵌入隐秘信息后的PSNR曲线对比图。从图5a至图5d中可W看出， 利用本发明方法嵌入隐秘信息后视频的PSNR值略有降低，但载密视频与原始视频的PSNR 差值都在0. 05地W内，对视频的画质质量没有造成影响。
[0080] 采用APSNR和BRI对应表示平均峰值信噪比PSNR和编码比特率的变化幅 度，
其中，PSNR'Y表示嵌入隐秘信 息后I帖的亮度值的平均峰值信噪比，PSNRy表示嵌入隐秘信息前I帖的亮度值的平 均峰值信噪比，R'表示嵌入隐秘信息后I帖的比特率，R表示嵌入隐秘信息前I帖 的比特率。表3列出了QP= 26时不同视频测试序列炬lowin浊ubbles_416X240、 Flowervase_416X240.BQMall_832X480.Flowervase_832X480.vidyol_1280X720. Baske忧all化ive_1920X1080)的性能测试结果，通过对表3中的数据分析，可W得出W下 结论；1)对于不同类别的测试序列，由于视频分辨率不同，帖内4X4亮度块的数目不同，因 此嵌入容量存在差异性；2)对于同类的测试序列，由于视频内容不同，帖内4X4亮度块的 数目不相同，因此嵌入容量也存在差异性；3)嵌入隐秘信息前后PSNR值和码率出现波动性 的原因除了将修改块的最优预测模式替换为次优预测模式造成的影响外，更重要的原因是 对相邻块的预测造成偏差，形成帖内失真漂移，而用替换的次优预测模式进行重编码能有 效控制失真漂移的影响，对视频质量影响很小，满足信息隐藏中的视觉隐蔽性。
[008。 表3各视频测试序列的性能测试结果（QP= 26)
[0082]
【主权项】
1. 一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法，其特征在于：包括隐秘信息嵌入 和隐秘信息提取两部分，所述的隐秘信息嵌入部分的具体步骤如下： ①-1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的HEVC视频中当前待编码的帧定 义为当前编码帧； ①-2、如果当前编码帧为I帧，则执行步骤①-3 ;如果当前编码帧为B帧或P帧，则对 当前编码帧不处理，然后执行步骤①-14 ; ①-3、将当前编码帧中当前待处理的第i个预测单元定义为当前预测单元，其中， 1 < i < I，i的初始值为1，I表示当前编码帧中包含的预测单元的总个数； ①-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否 为4X4,如果是，则执行步骤①-5;否则，对 当前预测单元不处理，然后令i = i+Ι，再执行步骤①-13 ;其中，i = i+Ι中的"="为赋值 符号； ①-5、将以当前预测单元为首的四个连续的尺寸大小均为4X4的预测单元构成的组 合定义为当前预测单元组合，再执行步骤①-6 ; ①-6、从待嵌入的隐秘信息中取出第p位比特sp、第p+1位比特sp+1、第p+2位比特s p+2作为当前待嵌入的三比特信息，其中，I < P < P_2，p的初始值为1，P表示隐秘信息的总长 度； 对当前预测单元组合中的每个预测单元进行帧内预测编码，在帧内预测编码过程中确 定当前预测单元组合中的每个预测单元的预测模式，将当前预测单元组合中的第j个预测 单元的预测模式的数字标识记为kj;然后对当前预测单元组合中的前三个预测单元各自 的预测模式的数字标识进行奇偶映射，得到当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的 预测模式的数字标识的映射值，将当前预测单元组合中的第j'个预测单元的预测模式的 数字标识k」，的映射值记为Lk」，，Lk」，=LSB (k」，），其中，j = 1，2, 3, 4, kj e [〇, 34]，j' = 1，2, 3, LSB (k」，）表示取k」，的二进制数的最低位； ①-7、根据（1，3, 2)矩阵编码算法建立当前预测单元组合中的前三个预测单元各自 的预测模式的数字标识的映射值与当前待嵌入的三比特信息中的前两比特信息的对应关 系，确定是否修改当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的预测模式，具体过程为：若 Lk1 ? Lk2== s p且Lk2 ? Lk3== s P+1，则不修改当前预测单元组合中的前三个预测单元 各自的预测模式，然后执行步骤①-8 ;若Lk1 ? Lk2== s p且Lk2 ? Lk 3辛s P+1，则不修改当 前预测单元组合中的第1个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组合 中的第2个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-9 ;若Lk1 ? Lk 2辛s p且Lk 2 ? Lk 3== sp+1，则不修改当前预测单元组合中的第2个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当 前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-10 ;若Lk1 ? Lk 2辛s p且Lk2 ? Lk 3辛s P+1，则不修改当前预测单元组合中的第1个和第2个预测单元各自的预测 模式，而修改当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式，然后执行步骤①-11 ;其 中，ΙΛ、Lk2、Lk3对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个预测单元各自的预 测模式的数字标识的映射值，符号" ? "为异或运算符号； ①-8、根据LSBMR算法，确定是否修改当前预测单元组合中的第4个预测单元 的预测模式，具体过程为：若则不修改当前预测 单元组合中的第4个预测单元的预测模式，令i = i+4,且令p = p+3,然后执行步骤 ①-13;若> 则对当前预测单元组合中的第4个预测 单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①-12;其中，的二进制数的最低位，kp k2、k3、 k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模 式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号，i = i+4和P = P+3中的"="为赋值符号； ①-9、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预测模 式进行修改，具体过程为：若I则对当前预测单元组合 中的第2个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤 ①-12 ;若，则对当前预测单元组合中的第2个预测单元 的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ;其 中，t的二进制数的最低位，h、k2、 k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测 模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号； ①-10、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模 式进行修改，具体过程为：若，则对当前预测单元组合 中的第1个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤 ①-12 ;若^则对当前预测单元组合中的第1个预测单元 的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ;其 中，的二进制数的最低位，h、k2、 k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测 模式的数字标识，符号"L」"为向下取整符号； ①-11、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模 式进行修改，具体过程为：若，则对当前预测单元组合 中的第3个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤 ①-12 ;若，则对当前预测单元组合中的第3个预测单元 的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①-12 ;其 中，丨勺二进制数的最低位，V k2、 k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测 模式的数字标识，符号」"为向下取整符号； ①-12、在当前预测单元组合中的预测单元的预测模式修改后的前提下，比较当前预测 单元组合中的四个预测单元的率失真代价之和与当前预测单元组合中的四个预测单元的 上一级尺寸大小为8X8的预测单元的率失真代价的大小，当前者小于后者时，选择尺寸大 小为4X4的预测单元作为对应的尺寸大小为8X8的编码单元的预测单元类型，然后令i =i+4,并令p = p+3,再执行步骤①-13 ;当前者大于或等于后者时，选择尺寸大小为8X8 的预测单元作为对应的尺寸大小为8 X 8的编码单元的预测单元类型，然后令i = i+4,再执 行步骤①-13 ;其中，i = i+4和p = p+3中的"="为赋值符号； ①-13、将当前编码帧中当前待处理的第i个预测单元作为当前预测单元，然后返回步 骤①-4继续执行，直至当前编码帧中的所有预测单元处理完毕； ① -14、将原始的HEVC视频中的下一帧待编码的帧作为当前编码帧，然后返回步骤 ①-2继续执行，直至隐秘信息全部嵌入完毕或原始的HEVC视频中的所有帧处理完毕，得到 含隐秘信息的HEVC视频码流； 所述的隐秘信息提取部分的具体步骤如下： ② -1、在隐秘信息提取端，利用HEVC标准解码器对接收到的含隐秘信息的HEVC视频码 流进行解码； ②-2、将含隐秘信息的HEVC视频码流中解码得到的第i'个预测单元定义为当前预测 单元，其中，1彡i'彡Γ，i'的初始值为1，Γ表示含隐秘信息的HEVC视频码流中包含的 预测单元的总个数； ②-3、如果当前预测单元属于I帧，则执行步骤②-4 ;如果当前预测单元属于B帧或P 帧，则对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' = i'+l，再执行步骤②-6 ;其中，i' =i'+1中的"="为赋值符号； ②-4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4X4,如果是，则执行步骤②-5;否则，对 当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i' =i'+l，再执行步骤②-6;其中，i' =i'+l 中的"="为赋值符号； ②-5、将以当前预测单元为首的连续四个已解码的尺寸大小均为4X4的预测单元构 成的组合定义为当前预测单元组合；然后读取当前预测单元组合中的每个预测单元的预测 模式，将当前预测单元组合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为&;再根据当 前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的数字标识，提取出三比特隐秘信息， 假设三比特隐秘信息分别为第P位比特tp、第P+I位比特tp+1、第P+2位比特tp+2，则t p =最后令 i' = i' +4,并令 p = p+3,再执行步骤②-6 ;其中，j = 1，2, 3, 4，gjG [〇, 34]，1 彡 p 彡 P-2， P的初始值为1，P表示隐秘信息的总长度，gl、g2、g3、g 4对应表示当前预测单元组合中的第 1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，LSB (gl)表示取gl的二 进制数的最低位，LSB (g2)表示取&的二进制数的最低位，LSB (g3)表示取g3的二进制数的 最低位，的二进制数的最低位， 符号"L」"为向下取整符号，i' = i'+4和P = P+3中的"="为赋值符号； ②-6、将含隐秘信息的HEVC视频码流中解码得到的第i'个预测单元作为当前预测单 元，然后返回步骤②-3继续执行，直至提取出含隐秘信息的HEVC视频码流中的隐秘信息或 含隐秘信息的HEVC视频码流解码完毕。2.根据权利要求1所述的一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法，其特征在 于所述的步骤①-8、所述的步骤①_9、所述的步骤①-10和所述的步骤①-11中对最低位 进行修改的规则为：如果最低位为〇,则修改为1 ;如果最低位为1，则修改为〇 ;所述的步骤 ①-9、所述的步骤①-10和所述的步骤①-11中对次低位进行修改的规则为：如果次低位 为〇,则修改为1 ;如果次低位为1，则修改为0。
【专利摘要】本发明公开了一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法，其利用隐写编码中的(1,3,2)矩阵编码算法和LSBMR算法结合形成的汉明码+1算法，根据待嵌入的三比特隐秘信息修改预测模式完成信息嵌入，在四个连续的4×4帧内亮度块嵌入三比特隐秘信息，既保证了隐藏容量，也降低了因预测模式的修改造成视频质量下降的影响，很好地保证了视频的主客观质量，大大降低了嵌入隐秘信息对视频码流的影响；通过分析HEVC编解码结构，针对尺寸大小为4×4的预测单元，在帧内预测编码过程中调制预测模式为符合嵌入条件的率失真代价值最小的预测模式，并利用拉格朗日率失真模型自适应的选取编码单元的预测单元类型，这种隐秘信息嵌入方式能够很好地保证视频的主客观质量。
【IPC分类】H04N19/147, H04N19/467, H04N19/154
【公开号】CN104902281
【申请号】CN201510270877
【发明人】王让定, 徐健, 徐达文, 黄美玲, 李倩, 王家骥, 李伟
【申请人】宁波大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日
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