[发明专利]基于帧内预测编码的视频隐写方法

说明书

本发明提供了基于帧内预测编码的视频隐写方法，通过构造合适的失真函数后利用STC进行实际嵌入，能确保修改预测模式造成的失真是接近最小的。本发明发送方嵌入消息时，从第一个关键帧I₁开始嵌入，根据映射规则得到最优组集将最优组集秘密消息序列m_1,1和嵌入扰动集送入第一层嵌入器得到含秘组集将含秘组集秘密消息序列m_1,2和嵌入扰动集送入第二层嵌入器得到含秘组集根据含秘组集选用最终预测模式生成视频编码；最终生成含密编码视频X′；接收方提取消息时，从含密编码视频中获取帧内预测编码后的关键帧；从第一个关键帧开始消息提取，利用解码器得到预测模式；根据映射规则得到含密组集，并提取得到私密消息。

技术领域

本发明属于视频信息隐藏技术，具体为基于帧内预测编码的视频隐写方法。

背景技术

隐写术是保证消息传输隐秘性的重要手段。消息加密虽然可以保证消息的私密性，但消息传递的行为会被攻击者知晓，且加密后的乱码形态的密文也会引起攻击者的兴趣；相比之下，隐写术可以保证消息传输行为的不可见，攻击者无法分辨这是一次普通传输还是含密传输，因此隐写术是加密技术的重要补充。隐写术可以应用在各类安全级别高的消息传输领域，有效防止攻击者的攻击。

视频隐写技术可以对视频编码时运动矢量、量化DCT系数、可变长度编码和帧内预测模式(IPM)等不同编码环节进行修改，实现秘密消息的隐藏。发送方通过使用视频隐写技术把秘密消息隐藏到视频载体中，接收方可以顺利获得秘密，同时第三方不会发现秘密的存在。

如今基于帧内预测的视频隐写方案，一般都假设修改每个4x4预测块所造成影响是一样的，尽可能地减少修改次数，能有效减少视频失真；然而这种思路容易导致对实际修改影响的描述不足。因此有必要结合新方案来更好地描述整体的嵌入影响，从而实现最小扰动的秘密嵌入。

发明内容

为了解决现有视频隐写技术所存在的问题，本发明提供了基于帧内预测编码的视频隐写方法，该方法通过构造合适的失真函数后利用自适应隐写编码技术(STC)进行实际嵌入，这样能确保修改预测模式造成的失真是接近最小的。

本发明采用如下技术方案来实现：基于帧内预测编码的视频隐写方法，包括以下步骤：

发送方和接收方在隐写传输前，共同协商映射规则，映射规则将所有4x4块可能使用的预测模式分为3组；

发送方嵌入消息：选定载体视频X，将其解码为原始视频帧序列，获得其中的关键帧I₁，I₂，...；

从第一个关键帧I₁开始嵌入，设I₁嵌入的秘密消息为m_1，1和m_1，2；对I₁使用帧内预测编码得到所有将用帧内4x4块预测编码的像素块，以及这些像素块使用帧内预测编码得到的最优预测模式；进一步根据映射规则得到最优组集

利用最优组集计算出每个4x4块的加1嵌入扰动和减1嵌入扰动，和计算时所使用的预测模式；

将最优组集作为载体向量，秘密消息序列m_1，1和对应的4x4块嵌入扰动集送入自适应编码的第一层嵌入器，得到含秘组集

将含秘组集作为载体向量，秘密消息序列m_1，2和对应的4x4块嵌入扰动集送入自适应编码的第二层嵌入器，得到含秘组集

根据含秘组集选用每个4x4块的最终预测模式，生成视频编码；

对下一个关键帧嵌入消息，直到完成所有秘密消息的嵌入，或是使用完所有的关键帧；利用标准编码器完成视频编码的其余部分，最终生成含密编码视频X′；