[发明专利]基于高级残差预测加权系数的MV-HEVC编码视频信息隐写方法

说明书

本发明公开了基于高级残差预测加权系数的MV‑HEVC编码视频隐写方法，其中密信嵌入的步骤：对待嵌入密信的MV‑HEVC视频进行熵解码；选取满足条件的编码单元，根据密信比特修改其高级残差预测加权系数；对修改后的使用Skip模式的编码单元进行视差向量误差扩散检测；对非Skip编码单元和不产生视差向量误差扩散的Skip编码单元的预测残差重新编码；对修改后的视频重新熵编码。密信提取的步骤：对待提取密信的MV‑HEVC视频进行熵解码；选取满足条件的编码单元，根据其高级残差预测加权系数确定密信比特；将提取的密信比特保存到密信比特流中；全部提取后，将密信比特流转换为对应格式文件并输出。本方法将高级残差预测加权系数用于信息隐写，能够有效快速地嵌入和提取密信。

技术领域

本发明涉及以数字编码视频为载体的信息隐写技术领域，具体涉及一种基于高级残差预测加权系数的多视点高效视频编码(Multiview-High Efficiency Video Coding,MV-HEVC)隐写方法。

背景技术

信息隐写技术通过将密信隐藏在载体文件中传输实现隐蔽通信。三维编码视频数据量大，冗余度高，应用越来越广泛，是信息隐写的良好载体。MV-HEVC是新型视频编码标准H.265/HEVC关于多视点视频编码的扩展，能够实现多视点视频的高效压缩编码。随着三维编码视频的普及，MV-HEVC在多媒体信息技术中正扮演越来越重要的角色，因此研究基于MV-HEVC编码视频的信息隐写方法具有重要意义。

在网络和计算机中实际应用的视频文件通常是经过压缩的数字编码视频。当前主流的视频编码标准有MPEG、H.264/AVC和H.265/HEVC等，其中H.264/AVC应用最为广泛，而H.265/HEVC是最新的视频编码标准，编码效率最高，正在逐步替代H.264/AVC。视频隐写通过修改编码视频嵌入密信，从信息论的角度，嵌密可看成是对正常视频添加噪声。通过控制修改对象的位置、数量和修改幅度可平衡视频隐写算法信息嵌入量和视频质量、码率变化的关系。通常，将可嵌入视频的密信最大量称为隐写容量，将视频文件大小变化的百分比称为比特率变化率，并用嵌入密信后的视频与未压缩的原始YUV文件各帧的峰值信噪比的平均值衡量视频的质量。

基于H.264/AVC和H.265/HEVC的编码视频隐写算法通常将编码视频中的帧内预测模式、运动向量和量化后变换系数作为修改对象。目前的数字编码视频隐写技术大多以单视点编码视频为载体。随着H.265/HEVC的推广应用，已出现一些基于单视点H.265/HEVC编码视频的信息隐写算法。2015年9月，徐健等人在期刊《光电子·激光》中发表论文《一种基于预测模式差值的HEVC信息隐藏算法》，研究利用帧内预测模式的差值进行信息隐写。然而该算法在编码过程中嵌入密信，嵌入速度十分缓慢，影响了算法的实用性。2015年11月，Jiang等人在期刊《Journal of Computational Information Systems》中发表论文《ACABAC based HEVC video steganography algorithm without bitrate increase》，提出一种在熵编码过程中修改运动向量差值的单视点H.265/HEVC编码视频隐写算法。然而，直接对运动向量进行修改会影响相邻编码单元的运动向量，从而产生较大的视频失真。

以多视点视频为载体的信息隐写算法主要基于H.264/AVC视频编码标准。2014年1月，苏育挺等人在期刊《电子测量技术》中发表论文《基于参考帧的多视点视频信息隐藏算法》，提出一种基于参考帧的3D H.264多视点视频编码隐写算法，该算法根据密信对参考帧进行调制，然后按照调制后的参考帧对视频进行编码。2014年5月，宋广华在其博士学位论文《3D H.264视频无失真漂移隐写算法研究》中研究的算法同样基于3D H.264编码标准，通过对编码视频中的量化后变换系数修改嵌入密信。