[发明专利]一种适用于视频的内置式信息隐藏验证方法

说明书

本发明公开了一种适用于视频的内置式信息隐藏验证方法，包括对待嵌入的隐秘信息通过哈希进行哈希运算，获取对应的校验哈希值嵌入到视频的P帧内；对视频进行熵解码，获取I帧帧内DCT系数块，选择隐秘信息的嵌入块；判断当前嵌入块的漂移方向，选择对应的耦合系数；对隐秘信息进行嵌入以及进行熵编码；从目标嵌入视频的I帧中提取出嵌入的隐秘信息并进行哈希运算，并与P帧中的校验哈希值进行比较。本发明技术方案针对目前的视频信息隐藏技术中信息隐藏容量不高、安全性和鲁棒性受限的情况，提供了一种对视频进行内置式信息隐藏并能够验证数据完整性的方法，可以在一定程度上解决视频帧内信息嵌入引起失真漂移以及保护隐秘信息完整性。

技术领域

本发明属于信息加密领域，具体涉及一种适用于视频的内置式信息隐藏验证方法。

背景技术

隐藏了隐秘信息的视频在网络上传输时，可能会遭到多重有意或无意的攻击而被篡改。有意的攻击如数/模、模/数转换、重取样、重量化或重编码、低通滤波、剪切、移位、变换编码等；无意的攻击如设备故障、网络拥塞等。数据篡改对于视频信息隐藏来说是非常致命的，要做到隐秘信息的安全传输，需要确定收到的数据没有遭受篡改，这就涉及到数据的完整性校验。数据校验是指为保证数据的完整性，用一种指定的算法对原始数据计算出的一个校验值。接收方用同样的算法计算一次校验值，如果和随数据提供的校验值一样，说明数据是完整的。典型的数据完整性校验算法包括MD5、SHA、MAC等摘要算法，也被称为哈希(Hash)算法、散列算法。其中，SHA256算法属于SHA-2系列，也是被比特币采用的算法。用于消息唯一性和数据完整性验证的Hash函数，其安全性依赖于函数本身的属性和对抗碰撞的抵抗。Hash函数的算法结构特点和Hash值的长度是决定函数碰撞性的而主要因素，Hash值越长，越能抵御“生日攻击”。SHA-256有256比特Hash值，MD5和SHA-1分别有128和160比特的Hash值。因此，SHA-256比MD5和SHA-1能抵抗生日攻击。通过对Chabaud-Joux攻击SHA-256的分析，找到了SHA-256的一个部分碰撞，其复杂度为266，但无法找到SHA-256的一个整体碰撞，因此SHA-256算法也能抵御现有的差分攻击。

同时，隐秘通信要求信息隐藏算法为提取型。原始域嵌入的信息隐藏方法将隐秘信息直接嵌入到原始码流中，形成含隐秘信息的嵌入视频，然后进行H.264/AVC视频压缩编码。该方法需经过视频压缩过程，会造成部分秘密信息丢失，不利于信息提取。压缩域嵌入的内置式信息隐藏方法是嵌入过程与视频编码器结合成统一的整体，发送者在H.264/AVC视频编码过程中嵌入隐秘信息，如果信息嵌入位置在量化过程之前，则在视频部分压缩(特别是量化)过程，秘密信息会受到部分损失；如果嵌入位置在量化过程之后，秘密信息一般不会受到损失。在码流域嵌入的信息隐藏方法是直接将秘密消息嵌入到压缩码流中，此种方法一般会带来较明显的视觉失真，所以通常需要对嵌入错误进行漂移补偿。在嵌入之后，在嵌入视频上增加补偿信号，这也会造成提取时秘密信息的部分损失。

总体来说，现有的适用于隐秘通信的提取型内置式H.264/AVC信息隐藏算法的信息嵌入位置包括：帧内预测模式、运动矢量、量化后的DCT系数等。由于内置式视频信息隐藏方法均需要与视频编码过程相结合，考虑到一般嵌入对象都是压缩后的视频，故需要完全解码然后嵌入。对嵌入位置为帧内预测模式的算法来说，需要对视频完全解码，然后重新进行帧内预测以及后续编码过程。对嵌入位置为运动矢量的算法来说，也需要对视频完全解码，然后重新进行帧间预测、运动估计与补偿以及后续的编码过程；而在量化后的DCT系数中嵌入，只需经历部分熵解码与部分熵编码过程，而熵解码和熵编码过程都是非常简单和快速的。另外，在帧内预测模式中嵌入鲁棒性较差，特别是难以对抗重编码和重量化攻击。在运动矢量中嵌入会引起帧间失真漂移，也限制了嵌入容量。

故现有的提取型内置式H.264/AVC信息隐藏方法多在量化后的DCT系数中嵌入，特别是I帧中的量化DCT系数。(这是由于I帧对视频来说是关键帧；并且B帧和P帧通过运动估计和补偿技术被高度压缩，可嵌入空间很小。)然而通常在量化后的DCT系数中嵌入会降低视频视觉质量，从而也限制了信息隐藏的容量，相应地，这也限制了安全性和鲁棒性加固技术的可操作空间。