[发明专利]一种加密域HEVC视频数据隐藏方法

说明书

本发明公开了一种加密域HEVC视频数据隐藏方法，其包括HEVC视频加密、加密域的HEVC视频数据隐藏及隐秘数据提取三部分；其选择CABAC中旁路编码模式的语法元素进行等长二进制串替换操作实现HEVC视频加密，采用运动矢量差分的绝对值的CABAC二进制串映射方法进行数据隐藏，加密和数据隐藏都对HEVC视频码流的码率没有任何改变，解决了HEVC视频加密和数据隐藏中的数据扩张问题；其HEVC视频加密和数据隐藏都是在CABAC熵编码下完成，与CABAC熵编码完全兼容，可用标准HEVC视频解码器对加密和数据隐藏后的视频码流进行解码；其既可以在加密域有效地提取出隐秘数据，也可以在解密域有效地提取出隐秘数据，也即数据提取与解密是完全分离，实用性更强。

技术领域

本发明涉及一种视频数据隐藏方法，尤其是涉及一种基于CABAC二进制串映射的加密域HEVC视频数据隐藏方法。

背景技术

随着网络和多媒体技术的飞速发展，视频数据呈爆炸式增长，海量的视频处理需要相应的存储和计算平台，而云计算与云存储技术为大数据处理及其相关应用提供了最有效的解决方案。为确保云计算环境下的内容安全和隐私保护，内容所有者将原始视频数据加密后上传到云端，云端所有的处理和计算都在加密域进行，保证了敏感视频数据的安全。

在很多应用场景，某些没有解密权限的云服务管理者需在加密载体中嵌入一些附加消息，如标注或认证数据、作品来源信息、所有者身份信息等，用于管理和认证加密视频数据。例如，为保护病人隐私，对医学影像等视频信息进行了加密，数据库管理者会在相应的加密视频中嵌入病人的隐私信息和认证信息。如果在敏感视频数据中嵌入附加消息之前，需先对敏感视频数据解密，则就意味着在敏感视频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，这样会带来严重的隐私问题。加密域数据隐藏技术可以确保数据隐藏者在不解密的前提下，直接对加密视频进行数据的嵌入和提取操作，可以帮助解决视频安全和隐私的担忧。

无论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。HEVC是专门为高清和超高清视频编码提出的最新视频编码标准，结合HEVC视频压缩编码标准的加密域视频数据隐藏是信息隐藏领域的前沿课题。如何在密文前提下实现数据隐藏，如何保证加密和数据隐藏与编解码相兼容，以及如何保证加密和嵌入数据不影响HEVC的编码效率，目前国内外还没有相关的文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于CABAC二进制串映射的加密域HEVC视频数据隐藏方法，其在与HEVC视频压缩编码标准和CABAC熵编码相兼容的前提下对HEVC视频进行加密，能够在加密后的HEVC视频中进行数据隐藏，且加密和数据隐藏不影响视频码率，并能够保证隐秘信息在加密域和解密域HEVC视频中都能有效地被提取出。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种加密域HEVC视频数据隐藏方法，其特征在于包括HEVC视频加密、加密域的HEVC视频数据隐藏及隐秘数据提取三部分；其中，

所述的HEVC视频加密的处理过程为：针对原始的HEVC视频，对于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，利用第一密钥生成的二值伪随机序列对每个宏块的运动矢量差分符号的CABAC二进制串进行比特异或加密，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；对于量化残差系数不为0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量化残差系数符号的CABAC二进制串进行比特异或加密，完成每个宏块的量化残差系数的加密；对于量化残差系数为0的所有宏块，对每个宏块的量化残差系数不加密；通过上述加密得到加密域的HEVC视频；

所述的加密域的HEVC视频数据隐藏的具体过程为：