[发明专利]一种针对MP4视频码流的快速信息嵌入方法

说明书

本发明公开了一种针对MP4视频码流的快速信息嵌入方法，作为当前流行的视频格式MP4，其内部的视频编码标准是H.264；充分考察了H.264码流数据的格式，提供一种简单快速有效的码流信息隐藏方法、装置、电子设备及存储设备。

技术领域

本发明涉及信息隐藏技术领域，更具体的说，它涉及一种针对MP4视频码流的快速信息嵌入方法。

背景技术

随着网络多媒体技术和视频压缩编码技术的迅速发展，人们通过视频可以很方便地获取各种信息。网络带宽日益增加以及数字视频流媒体技术日益成熟，使得数字视频的传输和应用越来越广泛，如手机客户端、数字电视、网络视频、监控视频等，也使得网络视频用户规模保持持续增长。然而，数字视频作为数字信息的一种，具有信息量丰富、社会价值和商业价值高、易于被复制、易于被篡改的特性。随着视频的持续火热，问题也是不断涌现，例如盗版光盘，隐私视频外泄，篡改视频内容等。这就使得视频相关的利益受到损害，相关的隐私受到侵犯。目前主流的视频压缩标准H.264/AVC具有低码率、应用目标宽、容错能力强、高效的网络传输(拥有网络适应层)和极佳的图像传输质量(1Mbps码率下就可以达到DVD画质)等优点，被广泛应用于低码率的无线应用、网络流媒体、网络课程、视频会议等许许多多多媒体应用领域，从而使得基于视频产品的版权保护的问题日益严重。因此，如何保护数字视频的版权以及如何鉴别数字视频的真实性和完整性成为亟待解决的问题。

在数字时代，信息隐藏是一种将秘密信息不可感知地嵌入到文本、音频、图像和视频等数字媒体中的技术。当用户在知晓嵌入算法和嵌入密钥的情况下，可以从承载数据的数字媒体中提取出嵌入的数据。作为一种应用型技术，信息隐藏在维护数字媒体内容安全中发挥了显著的作用。视频已成为当前网络中最流行的媒体之一，是内容丰满易于传播和使用的信息载体。为了保护视频拥有者的合法权益，可在视频中隐藏版权及其他信息来防止侵权行为的发生，目前这种技术已经受到了广泛的关注。视频编码除了考虑到帧内压缩编码，还要考虑帧间压缩编码。帧内压缩编码可以参考图像压缩标准比较简单，但是帧间压缩编码才是重点和难点，帧间压缩标准并没有成熟的模型可以参考，过程比较复杂。与此同时还需要考虑到信息隐藏方案的性能(主要包括鲁棒性和不可见性)，这也提高了视频信息隐藏设计的难度。秘密信息通常用一定的算法生成待嵌入的水印。嵌入水印之后的视频可能会受到一定的干扰，水印必须具备一定的鲁棒性来抵抗可能遇到的干扰，水印嵌入之后视频和原始视频的差异必须小到不会引起人眼的注意才行，否则水印就无法发挥其原本的作用。因此，相比于图像信息隐藏，视频信息隐藏挑战性大、技术难度高、面临的攻击方式多而复杂、需要解决实时性问题，一种性能较好的视频信息隐藏算法的提出是有一定难度的。

根据信息的嵌入位置，视频信息隐藏算法大致可将分为三类。第一类是基于原始视频序列的信息隐藏算法。例如，利用扩频通信的思想将调制后的水印信息与原始视频数据进行叠加。第二类是与编码过程相结合的视频信息隐藏算法。该类算法的主要思路是根据水印信息修改那些视频编码过程中的可控元素，如DCT(离散余弦变换)系数、预测模式以及运动向量等。第三类是基于部分解码的视频信息隐藏算法。例如，基于水印信息对经过部分解码后I帧的DCT系数进行修改，然后再对其进行量化、熵编码等操作得到含水印视频流。这里需要指出，帧是组成视频图像的基本单位，I帧也叫关键帧，它是帧间压缩编码里的重要帧，它是一个全帧压缩的编码帧，解码时仅用I帧的数据就可重构完整图像而不需要参考其他画面而生成。综合分析现有的三类视频信息隐藏方案可知，基于原始视频序列的信息隐藏算法将水印信息嵌入到原始视频的空域或者频域。该水印易在视频压缩、变换、量化等过程中被当成噪声去掉，鲁棒性较差。与编码过程相结合的信息隐藏算法往往需要经过解码-再编码的过程，对视频本身影响较大，且速度较慢。基于部分解码的信息隐藏算法也对视频内容有较大改变，容易造成视频体积膨胀、视频质量下降严重等问题。由此可见，现有的视频信息隐藏方法，不能很好地满足视频实时传输的需求，不能达到视频比特流变化幅度与嵌入容量的较好折中，急需一种同时满足实时性的和对比特流改变较小的信息隐藏方法。

发明内容