[发明专利]一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法

摘要

本发明公开了一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法，其利用隐写编码中的(1,3,2)矩阵编码算法和LSBMR算法结合形成的汉明码+1算法，根据待嵌入的三比特隐秘信息修改预测模式完成信息嵌入，在四个连续的4×4帧内亮度块嵌入三比特隐秘信息，既保证了隐藏容量，也降低了因预测模式的修改造成视频质量下降的影响，很好地保证了视频的主客观质量，大大降低了嵌入隐秘信息对视频码流的影响；通过分析HEVC编解码结构，针对尺寸大小为4×4的预测单元，在帧内预测编码过程中调制预测模式为符合嵌入条件的率失真代价值最小的预测模式，并利用拉格朗日率失真模型自适应的选取编码单元的预测单元类型，这种隐秘信息嵌入方式能够很好地保证视频的主客观质量。

主权项

一种基于汉明码+1的HEVC视频的信息隐藏方法，其特征在于：包括隐秘信息嵌入和隐秘信息提取两部分，所述的隐秘信息嵌入部分的具体步骤如下：①‑1、在隐秘信息嵌入端，将待嵌入隐秘信息的原始的HEVC视频中当前待编码的帧定义为当前编码帧；①‑2、如果当前编码帧为I帧，则执行步骤①‑3；如果当前编码帧为B帧或P帧，则对当前编码帧不处理，然后执行步骤①‑14；①‑3、将当前编码帧中当前待处理的第i个预测单元定义为当前预测单元，其中，1≤i≤I，i的初始值为1，I表示当前编码帧中包含的预测单元的总个数；①‑4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4×4，如果是，则执行步骤①‑5；否则，对当前预测单元不处理，然后令i＝i+1，再执行步骤①‑13；其中，i＝i+1中的“＝”为赋值符号；①‑5、将以当前预测单元为首的四个连续的尺寸大小均为4×4的预测单元构成的组合定义为当前预测单元组合，再执行步骤①‑6；①‑6、从待嵌入的隐秘信息中取出第p位比特sp、第p+1位比特sp+1、第p+2位比特sp+2作为当前待嵌入的三比特信息，其中，1≤p≤P‑2，p的初始值为1，P表示隐秘信息的总长度；对当前预测单元组合中的每个预测单元进行帧内预测编码，在帧内预测编码过程中确定当前预测单元组合中的每个预测单元的预测模式，将当前预测单元组合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为kj；然后对当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的预测模式的数字标识进行奇偶映射，得到当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的预测模式的数字标识的映射值，将当前预测单元组合中的第j'个预测单元的预测模式的数字标识kj'的映射值记为Lkj'，Lkj'＝LSB(kj')，其中，j＝1,2,3,4，kj∈[0,34]，j'＝1,2,3，LSB(kj')表示取kj'的二进制数的最低位；①‑7、根据(1,3,2)矩阵编码算法建立当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的预测模式的数字标识的映射值与当前待嵌入的三比特信息中的前两比特信息的对应关系，确定是否修改当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的预测模式，具体过程为：若且则不修改当前预测单元组合中的前三个预测单元各自的预测模式，然后执行步骤①‑8；若且则不修改当前预测单元组合中的第1个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组合中的第2个预测单元的预测模式，然后执行步骤①‑9；若且则不修改当前预测单元组合中的第2个和第3个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式，然后执行步骤①‑10；若且则不修改当前预测单元组合中的第1个和第2个预测单元各自的预测模式，而修改当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式，然后执行步骤①‑11；其中，Lk1、Lk2、Lk3对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个预测单元各自的预测模式的数字标识的映射值，符号为异或运算符号；①‑8、根据LSBMR算法，确定是否修改当前预测单元组合中的第4个预测单元的预测模式，具体过程为：若则不修改当前预测单元组合中的第4个预测单元的预测模式，令i＝i+4，且令p＝p+3，然后执行步骤①‑13；若则对当前预测单元组合中的第4个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①‑12；其中，表示取的二进制数的最低位，k1、k2、k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，符号为向下取整符号，i＝i+4和p＝p+3中的“＝”为赋值符号；①‑9、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预测模式进行修改，具体过程为：若则对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①‑12；若则对当前预测单元组合中的第2个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①‑12；其中，表示取的二进制数的最低位，k1、k2、k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，符号为向下取整符号；①‑10、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式进行修改，具体过程为：若则对当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①‑12；若则对当前预测单元组合中的第1个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①‑12；其中，表示取的二进制数的最低位，k1、k2、k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，符号为向下取整符号；①‑11、根据LSBMR算法，确定如何对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式进行修改，具体过程为：若则对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位进行修改，然后执行步骤①‑12；若则对当前预测单元组合中的第3个预测单元的预测模式的数字标识的二进制数的最低位和次低位进行修改，然后执行步骤①‑12；其中，表示取的二进制数的最低位，k1、k2、k3、k4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，符号为向下取整符号；①‑12、在当前预测单元组合中的预测单元的预测模式修改后的前提下，比较当前预测单元组合中的四个预测单元的率失真代价之和与当前预测单元组合中的四个预测单元的上一级尺寸大小为8×8的预测单元的率失真代价的大小，当前者小于后者时，选择尺寸大小为4×4的预测单元作为对应的尺寸大小为8×8的编码单元的预测单元类型，然后令i＝i+4，并令p＝p+3，再执行步骤①‑13；当前者大于或等于后者时，选择尺寸大小为8×8的预测单元作为对应的尺寸大小为8×8的编码单元的预测单元类型，然后令i＝i+4，再执行步骤①‑13；其中，i＝i+4和p＝p+3中的“＝”为赋值符号；①‑13、将当前编码帧中当前待处理的第i个预测单元作为当前预测单元，然后返回步骤①‑4继续执行，直至当前编码帧中的所有预测单元处理完毕；①‑14、将原始的HEVC视频中的下一帧待编码的帧作为当前编码帧，然后返回步骤①‑2继续执行，直至隐秘信息全部嵌入完毕或原始的HEVC视频中的所有帧处理完毕，得到含隐秘信息的HEVC视频码流；所述的隐秘信息提取部分的具体步骤如下：②‑1、在隐秘信息提取端，利用HEVC标准解码器对接收到的含隐秘信息的HEVC视频码流进行解码；②‑2、将含隐秘信息的HEVC视频码流中解码得到的第i'个预测单元定义为当前预测单元，其中，1≤i'≤I'，i'的初始值为1，I'表示含隐秘信息的HEVC视频码流中包含的预测单元的总个数；②‑3、如果当前预测单元属于I帧，则执行步骤②‑4；如果当前预测单元属于B帧或P帧，则对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i'＝i'+1，再执行步骤②‑6；其中，i'＝i'+1中的“＝”为赋值符号；②‑4、判断当前预测单元的尺寸大小是否为4×4，如果是，则执行步骤②‑5；否则，对当前预测单元不进行隐秘信息提取，然后令i'＝i'+1，再执行步骤②‑6；其中，i'＝i'+1中的“＝”为赋值符号；②‑5、将以当前预测单元为首的连续四个已解码的尺寸大小均为4×4的预测单元构成的组合定义为当前预测单元组合；然后读取当前预测单元组合中的每个预测单元的预测模式，将当前预测单元组合中的第j个预测单元的预测模式的数字标识记为gj；再根据当前预测单元组合中的四个预测单元各自的预测模式的数字标识，提取出三比特隐秘信息，假设三比特隐秘信息分别为第p位比特tp、第p+1位比特tp+1、第p+2位比特tp+2，则将的值赋值给tp，将的值赋值给tp+1，将的值赋值给tp+2；最后令i'＝i'+4，并令p＝p+3，再执行步骤②‑6；其中，j＝1,2,3,4，gj∈[0,34]，1≤p≤P‑2，p的初始值为1，P表示隐秘信息的总长度，g1、g2、g3、g4对应表示当前预测单元组合中的第1个、第2个、第3个、第4个预测单元各自的预测模式的数字标识，LSB(g1)表示取g1的二进制数的最低位，LSB(g2)表示取g2的二进制数的最低位，LSB(g3)表示取g3的二进制数的最低位，表示取的二进制数的最低位，符号为向下取整符号，i'＝i'+4和p＝p+3中的“＝”为赋值符号；②‑6、将含隐秘信息的HEVC视频码流中解码得到的第i'个预测单元作为当前预测单元，然后返回步骤②‑3继续执行，直至提取出含隐秘信息的HEVC视频码流中的隐秘信息或含隐秘信息的HEVC视频码流解码完毕。