一種視頻隱寫信息的嵌入與提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種視頻隱寫信息的魯棒性方法，包括嵌入和提取兩部分。在嵌入部分：獲取將作為載體的網(wǎng)絡(luò)視頻源，并接收用戶需要嵌入的秘密信息；對(duì)秘密信息使用多秘密共享技術(shù)分發(fā)處理操作；對(duì)載體視頻進(jìn)行解碼，并嵌入分發(fā)后的秘密信息，直到將所有信息完全嵌入到視頻中。在提取部分：獲取經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)瓤赡馨l(fā)生部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失的載體視頻；對(duì)該視頻進(jìn)行解碼并提取出嵌入的秘密信息；對(duì)提取的信息使用多秘密共享技術(shù)恢復(fù)得到原始秘密信息。本發(fā)明具有較小的冗余度，較好的視覺隱蔽性；易于應(yīng)用，可為視頻隱寫提供技術(shù)方法，指導(dǎo)構(gòu)建視頻隱秘通信平臺(tái)，支持我國(guó)在軍事、外交和重要商務(wù)領(lǐng)域的特殊應(yīng)用，服務(wù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略，應(yīng)用環(huán)境廣闊。
【專利說明】一種視頻隱寫信息的嵌入與提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信息隱藏【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種視頻隱寫信息的嵌入與提取 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)視頻傳遞過程中的隱秘通信，到目前為止，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者提出 了很多利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流（視頻、文本、圖像等）進(jìn)行隱秘通信的隱寫算法。這 些隱寫算法可以依據(jù)魯棒性能可分為兩大部分，第一部分主要是未考慮魯棒性能的具體的 視頻隱寫算法，其關(guān)注于具體的視頻載體嵌入位置，以及選取的嵌入位置所帶來的嵌入性 能與視覺效果的影響。提取時(shí)根據(jù)嵌入算法選擇適合條件的位置對(duì)秘密信息進(jìn)行提取。第 二部分是涉及魯棒性的信息隱藏，但隱蔽的載體通常是圖像、文本、音頻等，常用于數(shù)字水 印領(lǐng)域，用于進(jìn)行數(shù)字作品的產(chǎn)權(quán)保護(hù)。其關(guān)注于強(qiáng)調(diào)含有隱秘信息的載體作品不被修改、 刪除及隱秘信息的可檢測(cè)性，即只要在檢測(cè)端檢測(cè)到嵌入的隱秘信息就可以用于產(chǎn)權(quán)保 護(hù)，其具有很大魯棒性研究空間，因此目前對(duì)于此方面已經(jīng)可以良好的抵御剪切、旋轉(zhuǎn)、壓 縮等處理。
[0003] 當(dāng)前的這兩種方案分別考慮了具體的視頻隱寫算法和主要以圖像、文本和音頻為 載體的數(shù)字水印的信息隱藏方案。前者主要是各種視頻隱寫算法，但其未充分考慮在實(shí)際 隱寫系統(tǒng)中的魯棒性問題，因而它亦具有魯棒性方面的不足，如果利用其隱寫算法在視頻 載體中嵌入秘密信息，而載體視頻在傳輸過程中因會(huì)受到有意或無(wú)意的攻擊可能出現(xiàn)數(shù)據(jù) 丟失、重編碼等問題時(shí)，在提取端接收到的視頻載體并不是完整無(wú)損的，那么很有可能在接 收端很難成功提取到隱秘信息，導(dǎo)致通信的失敗。因此，關(guān)于此類大量視頻隱寫算法的提 出，雖然豐富了信息隱藏中視頻隱寫的嵌入方法，但還不足以滿足實(shí)際的隱蔽通信關(guān)于魯 棒性方面的需要。后者利用的載體主要是圖像、文本和音頻，而且其主要關(guān)注于數(shù)字作品的 版權(quán)保護(hù)等方面，對(duì)于視頻隱寫來說并不適用，而且對(duì)于數(shù)字水印與魯棒性視頻隱寫兩者 的目的也不盡相同，數(shù)字水印重于對(duì)載體是否能夠檢測(cè)到嵌入的信息，魯棒性視頻隱寫則 要求能夠在發(fā)送和接收兩端實(shí)現(xiàn)正常的隱秘通信，雖然前者的魯棒性研究已經(jīng)發(fā)展的很成 熟，但因其不能夠直接運(yùn)用于視頻隱寫中去，關(guān)于視頻隱寫的魯棒性還需要進(jìn)一步的研究 和發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的是提供一種提高視頻隱寫魯 棒性的方案，解決針對(duì)視頻隱寫過程中對(duì)于含有隱秘信息的載體視頻可能出現(xiàn)的丟包等所 導(dǎo)致提取端不能夠正?；謴?fù)隱秘信息的問題以及為了提高視頻隱寫魯棒性而使嵌入信息 急劇增大的問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種視頻隱寫信息的嵌入方 法，包括如下步驟：
[0006] (1)獲取將作為載體的網(wǎng)絡(luò)視頻源，并接收用戶需要嵌入的秘密信息；
[0007] (2)配置多秘密共享的參數(shù)n，p，t，其中η表示一次秘密分發(fā)為η片數(shù)據(jù)，p表示 一次秘密分發(fā)可分發(fā)Ρ個(gè)數(shù)據(jù)，t表示在提取時(shí)至少需要t個(gè)片的數(shù)據(jù)才能夠恢復(fù)原始秘 密信息；對(duì)待嵌入的秘密信息按每P個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，若最后一個(gè)分段的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)小于P， 則補(bǔ)〇 ;
[0008] (3)依次對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)段的ρ個(gè)數(shù)據(jù)利用單向函數(shù)和p-Ι次多項(xiàng)式進(jìn)行多秘密共享 的分發(fā)，一次分發(fā)為η片數(shù)據(jù)；重復(fù)步驟（3)，直到步驟（2)劃分的數(shù)據(jù)段處理完，轉(zhuǎn)入步驟 ⑷；
[0009] (4)依次對(duì)分發(fā)后η片數(shù)據(jù)中的每一片的數(shù)據(jù)進(jìn)行二進(jìn)制化，得到二進(jìn)制化后的 每一片比特串中比特的數(shù)目num;
[0010] (5)對(duì)載體視頻的第q幀進(jìn)行解碼，并判斷解碼后的第q幀當(dāng)前4X4子塊是否符 合嵌入條件，其中q > 〇 ;若符合嵌入條件，則在當(dāng)前4X 4子塊中選取對(duì)視頻質(zhì)量影響較小 的右下角位置進(jìn)行步驟（7)數(shù)據(jù)的嵌入；若不符合，則對(duì)當(dāng)前幀的下一個(gè)4X4子塊進(jìn)行條 件判斷，直到當(dāng)前幀解碼完，轉(zhuǎn)入步驟（6);
[0011] (6)判斷當(dāng)前嵌入信息的幀是否是視頻最后一幀，若是則轉(zhuǎn)入步驟（9)，若不是則 當(dāng)前幀序號(hào)q加1，轉(zhuǎn)入步驟（5);
[0012] ⑵計(jì)算i = qmodn，其中q為當(dāng)前巾貞序號(hào)，根據(jù)由步驟⑷得到的num判斷第i 片已嵌入信息的個(gè)數(shù)My_Count[i]是否小于num，若是，將第i片信息中的比特嵌入到當(dāng)前 塊中，同時(shí)每添加一個(gè)比特計(jì)數(shù)器My_Count[i]加1，若不是則轉(zhuǎn)入步驟（8)中；其中My_ Count [i]的初始值為0 ;
[0013] (8)判斷由步驟（4)、（7)得到的二進(jìn)制化后的每一片比特串中的信息是否嵌入完 全，若沒有轉(zhuǎn)入步驟￠)，若是則轉(zhuǎn)入步驟（9)中；
[0014] (9)判斷所有的My_Count[i]是否都等于num，若是則嵌入過程完畢，若不是那么 視頻載體過少，秘密信息未嵌入完全，需要更換視頻重新嵌入。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟（5)中判斷解碼后的第q幀當(dāng)前4X4子塊是 否符合嵌入條件，具體為：
[0016] 判斷該4X4子塊的周邊鄰塊預(yù)測(cè)模式是否同時(shí)滿足預(yù)測(cè)模式條件：4x4子塊右鄰 塊滿足預(yù)測(cè)模式〇、3、7的一種，左下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式0、1、2、4、5、6、8的一種，右下鄰塊滿 足預(yù)測(cè)模式〇、1、2、3、7、8的一種，正下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式1、8的一種。
[0017] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟（8)中判斷由步驟（4)得到的二進(jìn)制化后的 每一片比特串中的信息是否嵌入完全具體為：
[0018] 判斷My_Count[i]，i e (1，η)，是否都等于num,如果是則嵌入完全，如果不是則嵌 入不完全。
[0019] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟（3)中的對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)段的ρ個(gè)數(shù)據(jù)利用單向 函數(shù)和P-1次多項(xiàng)式進(jìn)行多秘密共享的分發(fā)，一次分發(fā)為η片數(shù)據(jù)，具體為：
[0020] 利用ρ個(gè)需要共享的秘密信息{sp s2,......, sp}構(gòu)造 p-1次多項(xiàng)式：h(x)= s1+s2x+s3x2+......+s pxp 1 ;
[0021] 對(duì)于所有的Xi, i e (1, η)，計(jì)算單向函數(shù)值f(r, Xi)，其中單向函數(shù) f(r, xj，i e (1，η)的值兩兩互不相等，r, Xi為隨機(jī)數(shù)；
[0022] 以f (r, χ)，f (r, x2)，......，f (r, xn)為自變量帶入多項(xiàng)式h (x)中，計(jì)算得到n個(gè) y 值：yi = h (f (r，xD)，i e (1，η);
[0023] 根據(jù)參數(shù)t，選取j = 1，2, . . .，p-t，分別計(jì)算h (j)，并將上述h (j)和yi發(fā)送給視 頻接收方以使視頻接收方根據(jù)所述h(j)和yi提取視頻隱寫信息；
[0024] 并將上述的η個(gè)Xi，i e (l，n)值分別分發(fā)到n片數(shù)據(jù)中，至此分發(fā)過程完成。
[0025] 按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種視頻隱寫信息的提取方法，包括如下步 驟：
[0026] (1)獲取載有秘密信息的視頻，并配置多秘密共享重構(gòu)的參數(shù)η，ρ，t，其中η表示 一次秘密分發(fā)為η片數(shù)據(jù)，ρ表示一次秘密分發(fā)可分發(fā)ρ個(gè)數(shù)據(jù)，t表示在提取時(shí)至少需要 t個(gè)片的數(shù)據(jù)才能夠恢復(fù)原始秘密信息；設(shè)視頻幀計(jì)數(shù)器q = 0 ;
[0027] (2)對(duì)載體視頻的第q幀進(jìn)行解碼，判斷當(dāng)前4X4子塊是否滿足提取條件；如果 當(dāng)前4 X 4子塊滿足提取條件，則提取該4 X 4子塊中的嵌入信息，并將該信息歸入第i片的 數(shù)據(jù)中，i = qmodn，其中q為當(dāng)前幀序號(hào)，若不滿足提取條件則繼續(xù)判斷下一個(gè)鄰塊，若當(dāng) 前幀解碼完，轉(zhuǎn)入步驟（3);
[0028] (3)判斷第q幀是否是載體視頻的最后一幀，若是則轉(zhuǎn)入步驟（4)，若不是，則q加 1轉(zhuǎn)入步驟⑵中；
[0029] (4)得到提取出來的nl個(gè)片的數(shù)據(jù)，對(duì)nl個(gè)片的每一個(gè)片數(shù)據(jù)的數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 選取出保存信息最完整的t個(gè)片的數(shù)據(jù)，若選取出來片的個(gè)數(shù)小于t個(gè)則轉(zhuǎn)入步驟（8)，若 選取出來有t個(gè)片的數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)入步驟（5)中；
[0030] (5)對(duì)每一個(gè)片的二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)值化，得到t個(gè)片的數(shù)值；
[0031] (6)從t個(gè)片中依次選取一份數(shù)據(jù)，組成t個(gè)份額的數(shù)據(jù)，再讀取多秘密共享的參 數(shù)，通過求解矩陣方程得到秘密信息，完成了多秘密共享的重構(gòu)，一次恢復(fù)出原始的P個(gè)字 節(jié)的秘密信息；若片中數(shù)據(jù)未使用完，則繼續(xù)步驟（6)的操作；若片中數(shù)據(jù)使用完，則轉(zhuǎn)到 步驟（7);
[0032] (7)得到多秘密共享重構(gòu)的數(shù)據(jù)，至此秘密信息提取完成；
[0033] (8)提示用戶視頻數(shù)據(jù)丟失過多，無(wú)法有效的提取出t個(gè)片的數(shù)據(jù)，無(wú)法恢復(fù)秘密 信息，需要重新進(jìn)行秘密信息的嵌入。
[0034] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟（2)判斷當(dāng)前4X4子塊是否滿足提取條件， 具體為：
[0035] 判斷解碼后當(dāng)前塊4X4塊的周邊鄰塊預(yù)測(cè)模式是否同時(shí)滿足條件：4x4子塊右鄰 塊滿足預(yù)測(cè)模式〇、3、7的一種，左下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式0、1、2、4、5、6、8的一種，右下鄰塊滿 足預(yù)測(cè)模式〇、1、2、3、7、8的一種，正下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式1、8的一種。
[0036] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟（6)中進(jìn)行多秘密共享的重構(gòu)，具體為：
[0037] 將提取的t個(gè)信息{xp x2, . . .，xt}，帶入單向函數(shù)f (r, X)中得到 f (r, Xi), f (r, x2),. . . , f (r, xt)；
[0038] 根據(jù)1，2,…，p-t和f (r, x)，f (r, x2)，…，f (r, xt)的0到p-1次方，依次排列構(gòu) 造出系數(shù)矩陣A;
[0039] 讀取 Y = {h (1)，h (2)，· · ·，h (p-t)，y" y2, · · ·，yj，其中{h (1)，h (2)，· · ·，h (p-t)， yi，y2,. . .，yj為從視頻發(fā)送方接收到的信息；
[0040] 通過求解矩陣方程X = A4Y即可恢復(fù)原始秘密信息，其中P維向量X為所求的秘 密信息{S!，S2,......, Sp}。
[0041] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效 果：
[0042] 1、與一般的視頻隱寫算法相比，本發(fā)明在嵌入信息步驟前利用了多秘密共享技 術(shù)，嵌入信息過程中步驟（2)、（3)具體的多秘密共享分發(fā)技術(shù)能夠有效的提高視頻隱寫過 程中的魯棒性能；
[0043] 2、與其他視頻隱寫方案相比，通過嵌入信息過程中步驟（2)使用一次分發(fā)多個(gè)數(shù) 據(jù)的秘密信息的思想，本發(fā)明在提高視頻隱寫魯棒性能的同時(shí)，并沒有使嵌入的隱秘信息 量急劇增大，具有較小的冗余度；
[0044] 3、與其它具有魯棒性的數(shù)字水印方案相比，從【背景技術(shù)】可以看到，本發(fā)明作為隱 蔽載體的網(wǎng)絡(luò)視頻流約占互聯(lián)網(wǎng)流量的90%，因此其應(yīng)用環(huán)境極為廣闊，易于應(yīng)用且隱藏 信息不容易被發(fā)現(xiàn)；
[0045] 4、與當(dāng)前其它視頻隱寫方案相比，從嵌入信息過程中步驟（5)到（9)選擇的嵌入 位置可以看到本發(fā)明可保證具有良好的視覺效果與很大的嵌入空間；
[0046] 5、本發(fā)明的方案具有良好的應(yīng)用環(huán)境，從提取信息過程中步驟（7)的信息恢復(fù)效 果來看，可廣泛應(yīng)用于需要進(jìn)行隱秘通信的場(chǎng)景中去，甚至于不安全的通信信道中去，直接 指導(dǎo)構(gòu)建H. 264視頻隱秘通信平臺(tái)，支持我國(guó)在軍事、外交和重要商務(wù)領(lǐng)域的特殊應(yīng)用，月艮 務(wù)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略。例如應(yīng)用于一般網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的商業(yè)隱秘環(huán)境及軍事環(huán)境下的秘 密通信環(huán)境中去。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中視頻隱寫信息的嵌入方法的流程圖；
[0048] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中視頻隱寫信息的提取方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0049] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0050] 如圖1所示，為本發(fā)明一實(shí)施例中視頻隱寫信息的嵌入方法的流程圖，所述方法 包括以下步驟：
[0051] (1)獲取將作為載體的網(wǎng)絡(luò)視頻源，并接收用戶需要嵌入的秘密信息；具體而言， 需要嵌入的秘密信息的容量與視頻載體和所選取的隱寫算法密切相關(guān)，雖然本發(fā)明需要犧 牲秘密信息的嵌入容量來保證魯棒性，但所增加的數(shù)據(jù)量非常小，本發(fā)明實(shí)施例中增加量 為原秘密信息的0. 36倍，因此滿足一般的視頻隱寫通信要求。
[0052] (2)配置多秘密共享的參數(shù)（n，p，t)，其中η表示一次秘密分發(fā)為η片數(shù)據(jù)，p表 示一次秘密分發(fā)可分發(fā)Ρ個(gè)數(shù)據(jù)，t表示在提取時(shí)至少需要t個(gè)片的數(shù)據(jù)才能夠恢復(fù)原始 秘密信息。本實(shí)施例中，可以選?。╪，P，t)為（8, 6, 3)。
[0053] 并對(duì)待嵌入的秘密信息按每p個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，若最后一個(gè)分段數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)小于p， 則補(bǔ)〇 ;
[0054] (3)然后依次對(duì)每p個(gè)數(shù)據(jù)利用單向函數(shù)和p-Ι次多項(xiàng)式進(jìn)行多秘密共享的分發(fā)， 一次分發(fā)為η片數(shù)據(jù)。重復(fù)步驟（3)，直到步驟（2)劃分的數(shù)據(jù)段處理完，轉(zhuǎn)入步驟（4)。其 中分發(fā)過程的關(guān)鍵點(diǎn)在于選取合適的單向函數(shù)用于保證信息的安全性能，且保證單向函數(shù) f(r，Xi)，i e (1，η)的值兩兩互不相等，其中r，XiS隨機(jī)數(shù)。分發(fā)過程如下示：
[0055] 設(shè)定{sp s2,......, sp}是p個(gè)需要共享的秘密信息，利用p個(gè)秘密信息構(gòu)造 p-1 次多項(xiàng)式：
[0056] h(x) = s1+s2x+s3x2+......+s pxp_1
[0057] 對(duì)于所有的Xi, i e (1，η)，計(jì)算單向函數(shù)值f (r, xj。
[0058] 以f (r, χ)，f (r, x2)，......，f (r, xn)為自變量帶入多項(xiàng)式h (x)中，計(jì)算得到n個(gè) y 值：yi = h (f (r，xD)，i e (1，η)。
[0059] 為了在提取端提取信息，同時(shí)需要根據(jù)參數(shù)t，選取j = 1，2, . . .，p-t，分別計(jì)算 h (j)，將上述h (j)和yi發(fā)送給視頻接收方以使視頻接收方根據(jù)所述h (j)和yi來提取視頻 隱寫信息；具體地，將上述h (j)和yi發(fā)送給視頻接收方可以通過可信通道的單播、廣播方 式或嵌入在載體視頻的其他位置如運(yùn)動(dòng)矢量等來實(shí)現(xiàn)。并將上述的η個(gè) Xi，ie (1，n)值 分別分發(fā)到η片數(shù)據(jù)中，至此分發(fā)過程完成。
[0060] 舉例如下：假設(shè)秘密信息是{Sl，s2,......， Sp} = {1，2, "·，6}，16么利用秘密信息 所構(gòu)造的多項(xiàng)式是：
[0061] h (X) = 1+2χ + 3χ2 + 4χ3+5χ4+6χ5 假設(shè)單向函數(shù) f (r, X)是： /( r, = x)r r (:，r=3，p=12;隨機(jī)選取的 Xi，i e (l，n)為{1，2,......，8}，那么計(jì) 算得到對(duì)于 Xi，i e (l，n)，8 個(gè) f(r，Xi)依次是{4,5,6,7,8,9, 10, 11}，將 8 個(gè) f(r，Xi)作為 自變量帶入多項(xiàng)式：
[0062] h(x) = s1+s2x+s3x2+......+s pxp_1
[0063] 即得到分發(fā)后的η個(gè)yi，i e (1，8)值：
[0064] Y = {7737, 22461，54121，114381，219345, 390277, 654321，1045221}
[0065] 對(duì)于i = 1，2, 3,同樣帶入h(x)中，計(jì)算h(i)是：{21，321，2005}，至此分發(fā)完成。
[0066] (4)依次對(duì)分發(fā)后η片數(shù)據(jù)中的每一片的數(shù)據(jù)進(jìn)行二進(jìn)制化，得到每一片比特串 中比特的數(shù)目num。
[0067] (5)對(duì)載體視頻的第q(q彡0)幀進(jìn)行解碼，并判斷解碼后的第q幀當(dāng)前4X4子塊 是否符合本發(fā)明無(wú)幀內(nèi)失真漂移的嵌入算法，該判斷條件是指解碼后視頻載體待嵌入塊的 周邊鄰塊預(yù)測(cè)模式（預(yù)測(cè)模式是指利用周邊鄰塊預(yù)測(cè)當(dāng)前塊像素值的方法選擇，數(shù)值0-9 分別表示從周邊鄰塊的不同位置像素值來預(yù)測(cè)當(dāng)前塊的像素值，具體計(jì)算方法見H. 264標(biāo) 準(zhǔn)文檔）是否同時(shí)滿足預(yù)測(cè)模式條件：4x4子塊右鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式0、3、7的一種，左下鄰 塊滿足預(yù)測(cè)模式〇、1、2、4、5、6、8的一種，右下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式0、1、2、3、7、8的一種，正下 鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式1、8的一種（如右鄰塊預(yù)測(cè)模式為0,左下鄰塊預(yù)測(cè)模式為5,右下鄰塊 預(yù)測(cè)模式為1，下鄰塊預(yù)測(cè)模式為8即滿足條件）若符合判斷條件，則在當(dāng)前4X4子塊中 選取對(duì)視頻質(zhì)量影響較小的右下角位置（)進(jìn)行步 驟（7)數(shù)據(jù)的嵌入。若不符合，則對(duì)當(dāng)前幀的下一個(gè)4X4子塊進(jìn)行條件判斷，直到當(dāng)前幀 解碼完，轉(zhuǎn)入步驟（6)。
[0068] (6)判斷當(dāng)前嵌入信息的幀是否是視頻最后一幀，若是則轉(zhuǎn)入步驟（9)，若不是則 當(dāng)前幀序號(hào)q加1，轉(zhuǎn)入步驟（5)。
[0069] (7)假設(shè)當(dāng)前巾貞號(hào)qmodn = i，根據(jù)步驟⑷得到的num判斷第i片已嵌入信息的 個(gè)數(shù)My_Count[i]是否小于num，若是，將第i片的信息中的比特依次嵌入到當(dāng)前塊中，同 時(shí)每添加一個(gè)比特計(jì)數(shù)器My_Count[i]加1，若不是則轉(zhuǎn)入步驟⑶中。
[0070] (8)判斷由步驟（4)得到的每一片的信息是否嵌入完全（判斷標(biāo)準(zhǔn)為My_ Count[i]，i e (l，n)都等于num)若沒有轉(zhuǎn)入步驟（6)，若是則轉(zhuǎn)入步驟（9)中；
[0071] (9)判斷所有的My_Count[i]是否都等于num，若是則嵌入過程完畢，若不是那么 視頻載體過少，秘密信息未嵌入完全，需要更換視頻重新嵌入。
[0072] 如圖2所示，為本發(fā)明一實(shí)施例中視頻隱寫信息的提取方法的流程圖，所述方法 包括以下步驟：
[0073] (1)獲取載有秘密信息的視頻，并配置多秘密共享重構(gòu)的參數(shù)（n，p，t)，這里與嵌 入對(duì)應(yīng)，選?。╪，p，t)為（8,6,3)。
[0074] (2)對(duì)載體視頻的第q幀進(jìn)行解碼（q從0開始），如果當(dāng)前塊符合隱寫算法中的 提取條件，即滿足嵌入信息過程中步驟（5)的判斷條件。則對(duì)應(yīng)的提取信息，假設(shè)當(dāng)前幀號(hào) qmodn = i，那么將提取的信息歸入第i片的數(shù)據(jù)中，若不滿足提取條件則繼續(xù)判斷下一個(gè) 鄰塊，若當(dāng)前幀解碼完，轉(zhuǎn)入步驟（3)。
[0075] 本發(fā)明所使用的提取條件與嵌入時(shí)的嵌入條件相對(duì)應(yīng)，即解碼后當(dāng)前塊4X4塊 的周邊鄰塊預(yù)測(cè)模式是否同時(shí)滿足條件：4x4子塊右鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式0、3、7的一種，左下 鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式〇、1、2、4、5、6、8的一種，右下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式0、1、2、3、7、8的一種，正 下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式1、8的一種。若是那么當(dāng)前塊滿足提取條件，若不是則繼續(xù)判斷下一 個(gè)4X4塊的提取條件。同時(shí)對(duì)提取信息后的視頻4X4塊內(nèi)的其他系數(shù)進(jìn)行與嵌入信息過 程中相應(yīng)的改變來進(jìn)行補(bǔ)償，保證了視頻載體與原視頻相比是無(wú)變化的，即本視頻隱寫是 可逆的視頻隱寫方法。
[0076] (3)判斷第q幀是否是載體視頻的最后一幀，若是則轉(zhuǎn)入步驟（4)，若不是，則q加 1轉(zhuǎn)入步驟（2)中。
[0077] (4)得到提取出來的nl個(gè)片的數(shù)據(jù)（此處用nl表示是因?yàn)閷?duì)于可能的視頻載體 的丟失，提取出來的片的數(shù)據(jù)有可能不是完整的η個(gè)片的數(shù)據(jù)，即nl〈 = η)，對(duì)nl個(gè)片的每 一個(gè)片數(shù)據(jù)的數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選取出保存信息最完整的t個(gè)片的數(shù)據(jù)（即選取出統(tǒng)計(jì)數(shù)目 最大的片），若選取出來片的個(gè)數(shù)小于t個(gè)則轉(zhuǎn)入步驟（8)，若選取出來有t個(gè)片的數(shù)據(jù)，則 轉(zhuǎn)入步驟（5)中。
[0078] (5)對(duì)每一個(gè)片的二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)值化，得到選出來的t個(gè)片的數(shù)值。
[0079] (6)從t個(gè)片中依次選取一份數(shù)據(jù)，組成t個(gè)份額的數(shù)據(jù)，再讀取多秘密共享的參 數(shù)，通過求解矩陣方程得到秘密信息，從而完成了多秘密共享的重構(gòu)，一次恢復(fù)出原始的P 個(gè)字節(jié)的秘密信息。若片中數(shù)據(jù)未使用完，則繼續(xù)步驟（6)的操作；若片中數(shù)據(jù)使用完，則 轉(zhuǎn)到步驟（7)。重構(gòu)過程如下示：
[0080] 假設(shè)提取的t個(gè)信息是{Xl，x2, . . .，xt}，那么帶入單向函數(shù)f (r，X)中可以得到 f (r, x)，f (r, x2)，· · ·，f (r, xt) 〇
[0081] 同時(shí)根據(jù)1, 2,…，p-t和f(r, x), f(r, x2),…，f(r, xt)的0到p-1次方，依次排 列構(gòu)造出系數(shù)矩陣A: "l 1 .····· lp-1 " 1 (ρ - /)…1
[0082] , 1 f(r，xt)……伽，1 _1 f{r,x,)……
[0083] 讀取Y = {h⑴，h⑵，...，h (p-t), y2, . . . , yt}。假設(shè)所求的秘密信息 {Si，s2,......，Sp}為p維向量X。那么就有關(guān)系式：
[0084] AX = Y
[0085] 即通過求解矩陣方程X = A4 · Υ即可恢復(fù)原始秘密信息。
[0086] 舉例如下：假設(shè)提取的秘密信息是{1，2, 3}，將{1，2, 3}帶入相應(yīng)的單向函數(shù)中得 至IJ 3個(gè)f (r，Xi)值為{4, 5, 6}，根據(jù)這3個(gè)f (r，Xi)與{1，2, 3}構(gòu)造系數(shù)矩陣A 111 1 1 1 1 2 4 8 16 32 1 3 9 27 81 243
[0087] A= 1 4 16 64 256 1024 1 5 25 125 625 3125 1 6 36 216 1296 7776
[0088] 讀取向量 Y = {21，321，2005, 7737, 22461，54121}，求解矩陣方程 X = A^Y 即可得 到秘密信息 X = {1，2, 3, 4, 5, 6}。
[0089] (7)得到多秘密共享重構(gòu)的數(shù)據(jù)，至此秘密信息提取完成，提取完成后，可以同時(shí) 進(jìn)行載體視頻的播放。
[0090] (8)提示用戶視頻數(shù)據(jù)丟失過多，無(wú)法有效的提取出t個(gè)片的數(shù)據(jù)，無(wú)法恢復(fù)秘密 信息，需要重新進(jìn)行秘密信息的嵌入。
[0091] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種視頻隱寫信息的嵌入方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： (1) 獲取將作為載體的網(wǎng)絡(luò)視頻源，并接收用戶需要嵌入的秘密信息； (2) 配置多秘密共享的參數(shù)n，p，t，其中η表示一次秘密分發(fā)為η片數(shù)據(jù)，p表示一次秘 密分發(fā)可分發(fā)Ρ個(gè)數(shù)據(jù)，t表示在提取時(shí)至少需要t個(gè)片的數(shù)據(jù)才能夠恢復(fù)原始秘密信息； 對(duì)待嵌入的秘密信息按每P個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，若最后一個(gè)分段的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)小于P，則補(bǔ)〇 ; (3) 依次對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)段的ρ個(gè)數(shù)據(jù)利用單向函數(shù)和p-Ι次多項(xiàng)式進(jìn)行多秘密共享的分 發(fā)，一次分發(fā)為η片數(shù)據(jù)；重復(fù)步驟（3)，直到步驟（2)劃分的數(shù)據(jù)段處理完，轉(zhuǎn)入步驟（4); (4) 依次對(duì)分發(fā)后η片數(shù)據(jù)中的每一片的數(shù)據(jù)進(jìn)行二進(jìn)制化，得到二進(jìn)制化后的每一 片比特串中比特的數(shù)目num ; (5) 對(duì)載體視頻的第q幀進(jìn)行解碼，并判斷解碼后的第q幀當(dāng)前4X4子塊是否符合嵌 入條件，其中q > 〇 ;若符合嵌入條件，則在當(dāng)前4X4子塊中選取對(duì)視頻質(zhì)量影響較小的右 下角位置進(jìn)行步驟（7)數(shù)據(jù)的嵌入；若不符合，則對(duì)當(dāng)前幀的下一個(gè)4X4子塊進(jìn)行條件判 斷，直到當(dāng)前幀解碼完，轉(zhuǎn)入步驟（6); (6) 判斷當(dāng)前嵌入信息的幀是否是視頻最后一幀，若是則轉(zhuǎn)入步驟（9)，若不是則當(dāng)前 幀序號(hào)q加1，轉(zhuǎn)入步驟（5); (7) 計(jì)算i = qmodn，其中q為當(dāng)前巾貞序號(hào)，根據(jù)由步驟（4)得到的num判斷第i片已 嵌入信息的個(gè)數(shù)My_Count[i]是否小于num，若是，將第i片信息中的比特嵌入到當(dāng)前塊 中，同時(shí)每添加一個(gè)比特計(jì)數(shù)器My_Count[i]加1，若不是則轉(zhuǎn)入步驟⑶中；其中My_ Count [i]的初始值為0 ; (8) 判斷由步驟（4)、（7)得到的二進(jìn)制化后的每一片比特串中的信息是否嵌入完全， 若沒有轉(zhuǎn)入步驟￠)，若是則轉(zhuǎn)入步驟（9)中； (9) 判斷所有的My_Count[i]是否都等于num，若是則嵌入過程完畢，若不是那么視頻 載體過少，秘密信息未嵌入完全，需要更換視頻重新嵌入。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（5)中判斷解碼后的第q幀當(dāng)前 4X4子塊是否符合嵌入條件，具體為： 判斷該4X4子塊的周邊鄰塊預(yù)測(cè)模式是否同時(shí)滿足預(yù)測(cè)模式條件：4x4子塊右鄰塊滿 足預(yù)測(cè)模式〇、3、7的一種，左下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式0、1、2、4、5、6、8的一種，右下鄰塊滿足預(yù) 測(cè)模式〇、1、2、3、7、8的一種，正下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式1、8的一種。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（8)中判斷由步驟（4)得到的 二進(jìn)制化后的每一片比特串中的信息是否嵌入完全具體為： 判斷My_Count[i]，i e (l，n)，是否都等于num,如果是則嵌入完全，如果不是則嵌入不 完全。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟（3)中的對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)段的ρ個(gè) 數(shù)據(jù)利用單向函數(shù)和P-1次多項(xiàng)式進(jìn)行多秘密共享的分發(fā)，一次分發(fā)為η片數(shù)據(jù)，具體為： 利用Ρ個(gè)需要共享的秘密信息{Sl，s2,......，sp}構(gòu)造 ρ-l次多項(xiàng)式：h(x)= s1+s2x+s3x2+......+s pxp 1 ; 對(duì)于所有的Xi，i e (l，n)，計(jì)算單向函數(shù)值fCt^Xi)，其中單向函數(shù)fCt^Xi), i e (l，n) 的值兩兩互不相等，r，Xi為隨機(jī)數(shù)； 以f (r, x)，f (r, x2)，......，f (r, xn)為自變量帶入多項(xiàng)式h (x)中，計(jì)算得到n個(gè)y值： Yi = h(f(r, Xi)), i e (l,n)； 根據(jù)參數(shù)t，選取j = 1，2, . . . , p-t,分別計(jì)算h (j)，將上述h (j)和yi發(fā)送給視頻接收 方以使視頻接收方根據(jù)所述h(j)和yi來提取視頻隱寫信息； 并將上述的η個(gè)Xi，i e (l，n)值分別分發(fā)到n片數(shù)據(jù)中，至此本次分發(fā)過程完成。
5. -種視頻隱寫信息的提取方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： (1) 獲取載有秘密信息的視頻，并配置多秘密共享重構(gòu)的參數(shù)n，p，t，其中η表示一次 秘密分發(fā)為η片數(shù)據(jù)，ρ表示一次秘密分發(fā)可分發(fā)ρ個(gè)數(shù)據(jù)，t表示在提取時(shí)至少需要t個(gè) 片的數(shù)據(jù)才能夠恢復(fù)原始秘密信息；設(shè)視頻幀計(jì)數(shù)器q = 〇 ; (2) 對(duì)載體視頻的第q幀進(jìn)行解碼，判斷當(dāng)前4X4子塊是否滿足提取條件；如果當(dāng)前 4X 4子塊滿足提取條件，則提取該4X 4子塊中的嵌入信息，并將該信息歸入第i片的數(shù)據(jù) 中，i = qmodn，其中q為當(dāng)前巾貞序號(hào)，若不滿足提取條件則繼續(xù)判斷下一個(gè)鄰塊，若當(dāng)前中貞 解碼完，轉(zhuǎn)入步驟（3); (3) 判斷第q幀是否是載體視頻的最后一巾貞，若是則轉(zhuǎn)入步驟（4)，若不是，則q加1轉(zhuǎn) 入步驟⑵中； (4) 得到提取出來的nl個(gè)片的數(shù)據(jù)，對(duì)nl個(gè)片的每一個(gè)片數(shù)據(jù)的數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選取 出保存信息最完整的t個(gè)片的數(shù)據(jù)，若選取出來片的個(gè)數(shù)小于t個(gè)則轉(zhuǎn)入步驟（8)，若選取 出來有t個(gè)片的數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)入步驟（5)中； (5) 對(duì)每一個(gè)片的二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)值化，得到t個(gè)片的數(shù)值； (6) 從t個(gè)片中依次選取一份數(shù)據(jù)，組成t個(gè)份額的數(shù)據(jù)，再讀取多秘密共享的參數(shù)，通 過求解矩陣方程得到秘密信息，完成了多秘密共享的重構(gòu)，一次恢復(fù)出原始的P個(gè)字節(jié)的 秘密信息；若片中數(shù)據(jù)未使用完，則繼續(xù)步驟（6)的操作；若片中數(shù)據(jù)使用完，則轉(zhuǎn)到步驟 (7)； (7) 得到多秘密共享重構(gòu)的數(shù)據(jù)，至此秘密信息提取完成； (8) 提示用戶視頻數(shù)據(jù)丟失過多，無(wú)法有效的提取出t個(gè)片的數(shù)據(jù)，無(wú)法恢復(fù)秘密信 息，需要重新進(jìn)行秘密信息的嵌入。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)判斷當(dāng)前4X4子塊是否滿足 提取條件，具體為： 判斷解碼后當(dāng)前塊4X4塊的周邊鄰塊預(yù)測(cè)模式是否同時(shí)滿足條件：4x4子塊右鄰塊滿 足預(yù)測(cè)模式〇、3、7的一種，左下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式0、1、2、4、5、6、8的一種，右下鄰塊滿足預(yù) 測(cè)模式〇、1、2、3、7、8的一種，正下鄰塊滿足預(yù)測(cè)模式1、8的一種。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述步驟（6)中進(jìn)行多秘密共享的重 構(gòu)，具體為： 將提取的t個(gè)信息{xp x2,. . .，xt}，帶入單向函數(shù)f (r, X)中得至IJ f (r, Xi), f (r, x2),. . . , f (r, xt)； 根據(jù)1，2,…，p-t和f (r, x)，f (r, x2)，. . .，f (r, xt)的0到p-1次方，依次排列構(gòu)造出 系數(shù)矩陣A; 讀取 Y = {h (1)，h (2)，· · ·，h (p-t)，y1; y2, · · ·，yt}，其中{h (1)，h (2)，· · ·，h (p-t)，y1; y 2, . . .，yj為從視頻發(fā)送方接收到的信息； 通過求解矩陣方程X = f1 · Y即可恢復(fù)原始秘密信息，其中ρ維向量X為所求的秘密
【文檔編號(hào)】H04N21/8358GK104125467SQ201410380115
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】劉云霞, 賈遂民, 胡明生 申請(qǐng)人:鄭州師范學(xué)院