[发明专利]一种基于MVD码字映射的加密域H.264/AVC视频数据隐藏方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频数据隐藏技术，尤其是涉及一种基于MVD(Motion Vector Difference，运动矢量差分)码字映射的加密域H.264/AVC视频数据隐藏方法。

背景技术

随着网络环境的优化以及视频编码与通信技术的日益成熟，数字视频的应用范围越来越广泛。但是，视频数据安全与隐私保护需求属于无法回避的核心问题。确保视频数据安全性的最佳方法之一就是对视频进行加密，用户在上传敏感内容之前首先进行加密，云端所有的处理和计算都在密文域进行，并将处理结果提供给使用者，拥有解密密钥的授权终端用户经过解密方可得到明文数据。例如医疗机构，负有保护患者隐私的义务，但是他们数据处理能力较弱，需要第三方来实现数据处理分析以达到更好的医疗效果或者科研水平，这样他们就需要委托有较强数据处理能力的第三方实现数据处理(云计算中心)。而直接将数据交给第三方是不道德的，也是不被法律所允许的，为此医疗机构可以将加密后的数据发送至云计算中心，云计算中心处理完成后返回给医疗机构。

如果敏感数据在参与运算之前需先解密，这就意味着在敏感数据的整个生命周期中，至少有一部分时间是以明文形式存在的。签于云服务可能吸引更多的攻击以及不可信任的系统管理员，敏感数据以明文形式存在会带来严重的隐私泄漏和安全问题。密文域视频信息隐藏是近年引起关注的新兴研究领域，其直接在加密后的密文视频数据中嵌入一些附加消息，包括版权信息、所有者身份、或认证数据，能够在保证隐私性的同时对视频数据进行有效管理、标注和认证，具有良好的应用前景。

然而，无论是视频加密还是视频数据隐藏，都要考虑视频压缩编码的影响。鉴于H.264/AVC高效的编码性能和良好的网络适应性，也是目前应用最普及的视频编码标准，加密域H.264/AVC视频数据隐藏技术无疑将成为学术界研究的热点。虽然H.264/AVC视频数据隐藏和H.264/AVC视频加密都得到了快速发展，但是数据变成密文后丧失了原有特性，导致现有的H.264/AVC视频数据隐藏技术失效。如何在密文前提下实现数据隐藏，国内外的研究也才刚刚开始，加密和数据隐藏的结合还有很多难点问题有待解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于MVD码字映射的加密域H.264/AVC视频数据隐藏方法，其能够在加密域H.264/AVC视频中进行隐秘信息嵌入，且能够保证隐秘信息在加密域H.264/AVC视频和解密域H.264/AVC视频中都能有效地被提取。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于MVD码字映射的加密域H.264/AVC视频数据隐藏方法，其特征在于包括H.264/AVC视频加密、加密域H.264/AVC视频中隐秘信息嵌入、隐秘信息提取三部分；

所述的H.264/AVC视频加密的处理过程为：对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为Intra_4×4预测模式的所有宏块，利用第一密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块中模式标志位为0的4×4子块的预测模式的码字的后3位比特进行比特异或加密，完成每个宏块的预测模式的加密；对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为Intra_16×16预测模式的所有宏块，利用第二密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块的预测模式的码字的最后1位比特进行比特异或加密，完成每个宏块的预测模式的加密；对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为Intra_chroma预测模式的所有宏块，对每个宏块的预测模式不加密；对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为帧间预测模式且运动矢量差分不为0的所有宏块，利用第三密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块的运动矢量差分的指数哥伦布码字的最后1位比特进行比特异或加密，完成每个宏块的运动矢量差分的加密；对于原始的H.264/AVC视频中预测模式为帧间预测模式且运动矢量差分为0的所有宏块，对每个宏块的运动矢量差分不加密；对于原始的H.264/AVC视频中残差系数的Level码字的后缀长度不为0的所有宏块，利用第四密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块的残差系数的Level码字的最后1位比特进行比特异或加密，完成每个宏块的残差系数的加密；通过上述加密得到加密域H.264/AVC视频；

所述的加密域H.264/AVC视频中隐秘信息嵌入的具体过程为：

②_1、将H.264/AVC视频压缩编码标准中绝对值为2和3的所有MVD码字分成第一码字空间和第二码字空间，其中，第一码字空间和第二码字空间中相对应的两个MVD码字的MVD值的符号一致；