[发明专利]基于压缩感知和信息隐藏的视频差错掩盖方法

摘要

本发明公开了一种基于压缩感知和信息隐藏的视频差错掩盖方法，基于压缩感知的视频帧特征生成，在接收端对视频信号差错掩盖以有效地保障视频内容的画面质量，兼顾嵌入容量和重构误差限制。本发明充分利用了压缩视频信号中帧间相关性以及压缩感知的高压缩性和高重构性能，实现了对有损视频的差错掩盖，并且也可以将其他原因引起的差错进行掩盖。与现有的基于信息隐藏的视频差错掩盖算法相比，既能保证较小的嵌入数据量，同时又保证用有限的数据以较高的准确率重构原始的运动残差，算法容易实现，具有良好的传输透明性和较好的掩盖性能。

主权项

1.基于压缩感知和信息隐藏的视频差错掩盖方法，基于压缩感知的视频帧特征生成，在接收端对视频信号差错掩盖以有效地保障视频内容的画面质量，兼顾嵌入容量和重构误差限制，其特征在于，包括以下主要步骤：(1)基于压缩感知的帧特征生成和嵌入首先将视频信号以n帧为单位分为不同的帧组；各帧组具有背景帧和非背景帧，其中：帧组中的第一帧为背景帧；背景帧在算法中作为参考帧使用，帧组的位置信息通过随机的方式嵌入在背景帧中用以帧丢失时的帧定位和纠错；每帧的第一行嵌入用于标记是否是背景帧的标记信息；非背景帧的嵌入信息分为两个部分，一部分是为了能在接收端确定每帧在视频信号中的位置，而将每帧的帧序号、帧组序号以及对应的帧组中的帧数作为头信息嵌入在每帧的第二行；另一部分是置乱的特征信息，称为负载，负载的计算步骤是：先计算每个当前帧与帧组中背景帧的运动残差，接着用压缩感知的方法对每个当前帧的运动残差进行线性随机压缩，每个帧组得到n‑1帧特征信息；为了避免信道差错造成嵌入信息的连续丢失，将经过压缩生成的每个帧组中的n‑1帧特征信息随机置乱，然后按顺序产生与原始特征信息同数量的每帧待嵌信息，最后，将待嵌信息通过对视频帧RGB格式的颜色三元组的奇偶调制嵌入，便得到含密视频；(2)信息的提取和差错掩盖信息的提取过程是嵌入的逆过程，首先从每帧的第一行提取背景帧的标记，从而恢复出与发送端同样的帧分组，接着，从背景帧中提取帧组的位置信息，从非背景帧的第二行提取头信息，并与帧组位置信息一起用于判断是否丢帧；如果发生丢帧，则差错掩盖分为两步，第一步用背景帧代替该丢帧，第二步运动残差在帧内差错阶段完成；然后，以帧组为单位，提取帧组内的所有负载信息，并反置乱，得到n‑1个帧的特征信息，最后，用压缩感知的重构算法，从当前帧的特征信息中通过非线性迭代重构出运动残差，并基于集合论的方法用接收端原始的运动残差和重构的运动残差定位出当前帧的运动区域和背景区域以及差错位置；若差错位置位于运动区域，则用背景帧中相应像素和重构的运动残差值的和掩盖该差错，若差错位置位于背景区域，则用背景帧中的相应像素掩盖对应的差错，从而实现差错掩盖。