本發(fā)明屬于信息安全
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地，涉及一種基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法。
背景技術(shù)：
：視頻隱藏是把秘密信息隱藏在音視頻中讓授權(quán)者接收，非授權(quán)者卻無(wú)法感知其傳遞行為及內(nèi)容的一種技術(shù)。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。這些隱寫算法依據(jù)嵌入信息的位置分為三類，第一類是在視頻原始域中嵌入秘密信息的前置嵌入視頻隱寫算法，其關(guān)注于在原始的視頻流中嵌入信息，獨(dú)立壓縮編碼以及在提取端解碼后提取秘密信息的實(shí)現(xiàn)。第二類是考慮了在壓縮域中進(jìn)行信息嵌入的內(nèi)置嵌入視頻隱寫算法，但隱蔽的載體通常在于量化前或量化后的dct系數(shù)中；其關(guān)注于編碼器與嵌入過(guò)程的相結(jié)合。第三類是考慮了在視頻碼流中進(jìn)行信息嵌入的后置嵌入視頻隱寫算法，其專注于嵌入方直接在壓縮后的視頻碼流中嵌入隱秘信息，提取方在接收到的視頻碼流中直接提取隱秘信息，具有實(shí)時(shí)性好，嵌入容量大的優(yōu)點(diǎn)。第一類即前置嵌入算法由于是在原始域中進(jìn)行嵌入，因而具有不可檢測(cè)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其基本上是以h.264/avc視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)或之前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為背景，未充分考慮國(guó)際官方主流視頻編解碼技術(shù)的更新?lián)Q代，在視頻編碼壓縮率上性能較差，因而它在實(shí)用性方面存在不足；特別是在現(xiàn)今視頻的分辨率需求越來(lái)越高，以1080p為代表的高清視頻已逐漸成為網(wǎng)絡(luò)視頻的主流趨勢(shì)。而以h.264作為承載的視頻隱寫方案無(wú)法充分滿足低壓縮率和高分辨率的需求。第二類即內(nèi)置式嵌入算法強(qiáng)調(diào)了編碼器與嵌入過(guò)程的結(jié)合，如果在量化前的dct系數(shù)中嵌入，秘密信息會(huì)因量化過(guò)程而丟失，因而此類方法魯棒性不強(qiáng)；如果在量化后的dct系數(shù)中嵌入，雖然能跳過(guò)量化過(guò)程，但視覺(jué)效果不好且其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。第三類方法即后置式嵌入算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易，但由于其修改的載體是視頻碼流，不可檢測(cè)性方面的性能較差，隱秘性不夠強(qiáng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法，其目的在于提高隱秘信息的不可感知性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法，包括隱秘信息嵌入和提取；其隱秘信息嵌入方法包括如下步驟：(1)獲取載體視頻的網(wǎng)絡(luò)視頻碼流文件，并對(duì)擬嵌入的秘密信息進(jìn)行預(yù)處理，包括二進(jìn)制化以及加入信息終止位，形成二進(jìn)制比特流；(2)對(duì)載體視頻源進(jìn)行解壓縮處理，包括對(duì)當(dāng)前編碼單元(codetreeunit，ctu)熵解碼、反變換和反量化；在對(duì)解碼的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)之前，選取最小的4×4像素塊作為待嵌入塊，進(jìn)入步驟(3)；(3)根據(jù)像素域均值差來(lái)判斷當(dāng)前4×4像素塊中是否有可用于秘密信息嵌入的像素點(diǎn)(m,n)；若是，則進(jìn)入步驟(4)，若否，則進(jìn)入步驟(5)；其中m、n分別為可嵌入的像素點(diǎn)相對(duì)于4×4像素塊的橫、縱坐標(biāo)；(4)將預(yù)處理后的秘密信息嵌入到當(dāng)前4×4像素塊的像素點(diǎn)(m,n)的像素值最低有效位中，根據(jù)4×4像素塊的像素值ym，n的奇偶性來(lái)嵌入比特0或1；若嵌入的比特是1,按下式來(lái)更新4×4像素塊的像素值ym,n如果嵌入的比特是0,按下式來(lái)更新4×4像素塊的像素值ym，m：(5)判斷當(dāng)前4×4像素塊是否是載體視頻的最后一個(gè)編碼塊，若是，則進(jìn)入步驟(6)；若否，則按z-scan掃描順序進(jìn)入到下一個(gè)4×4像素塊，進(jìn)入步驟(3)；其中，z-scan是指z字型掃描方式，具體記載在h.265官方草案中；(6)對(duì)已完成嵌入的4×4像素塊進(jìn)行視頻解碼重構(gòu)，并進(jìn)入步驟(7)；(7)判斷秘密信息是否已嵌入完全，若是則結(jié)束；若否，則表明載體視頻源容量過(guò)少，秘密信息未嵌入完全，更換載體視頻源進(jìn)入步驟(2)。優(yōu)選地，上述隱秘信息嵌入方法，其步驟(3)包括如下子步驟：(3.1)計(jì)算獲取當(dāng)前4×4像素塊的平均像素值其中，i、j是指像素點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)；(3.2)獲取當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)各像素點(diǎn)的像素域均值差δi,j(i,j∈{0,1,2,3})；其中，像素域均值差是指像素值與所述平均像素值的差；(3.3)若當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)像素域均值差最大的像素點(diǎn)有且只有(m,n)一個(gè)，則將像素點(diǎn)(m,n)作為當(dāng)前4×4像素塊用于嵌入秘密信息的位置，進(jìn)入步驟(4)；其中，m,n∈{0,1,2,3}；若當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)像素域均值差最大的像素點(diǎn)不止一個(gè)，則不對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行嵌入，進(jìn)入步驟(5)。上述基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法，其隱秘信息提取方法具體包括以下步驟：(1)獲取載有秘密信息的載體視頻，并配置編碼器器所需要的配置參數(shù)，包括編碼層級(jí)，量化參數(shù)；(2)對(duì)載體視頻進(jìn)行壓縮之前，獲取每一個(gè)編碼單元的最小的4×4像素塊作為待提取塊，進(jìn)入步驟(3)；(3)選擇并確定當(dāng)前4×4像素塊的可提取的像素點(diǎn)(m，n)；其中m、n為可提取像素點(diǎn)相對(duì)于4×4像素塊的橫、縱坐標(biāo)；(4)根據(jù)像素值ym,n的奇偶性從當(dāng)前4×4像素塊(m,n)位置按照下式提取秘密信息m；(5)判斷當(dāng)前4×4像素塊是否為載體視頻的最后一個(gè)編碼塊，若是，則進(jìn)入步驟(6)；若否，則按z-scan掃描順序進(jìn)入到下一個(gè)4×4像素塊，進(jìn)入步驟(3)；(6)對(duì)已完成提取的4×4像素塊進(jìn)行視頻編碼壓縮，并進(jìn)入步驟(7)；(7)判斷秘密信息是否已提取完全，即是否已提取到終止位；若是則結(jié)束；若否，則顯示已經(jīng)提取的秘密信息。優(yōu)選地，隱秘信息提取方法的步驟(3)包括如下子步驟：(3.1)計(jì)算當(dāng)前4×4像素塊的平均像素值(3.2)計(jì)算當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)各像素點(diǎn)的像素域均值差δi,j(i,j∈{0,1,2,3})；其中，像素域均值差是指像素值與所述平均像素值的差；(3.3)若當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)像素域均值差最大的像素點(diǎn)有且只有(m,n)一個(gè)，則將像素點(diǎn)(m,n)作為當(dāng)前4×4像素塊中提取秘密信息的位置，進(jìn)入步驟(4)；若當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)像素域均值差最大的像素點(diǎn)不止一個(gè)，則不對(duì)當(dāng)前4×4像素塊進(jìn)行提取，進(jìn)入步驟(5)?？傮w而言，通過(guò)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，能夠取得下列有益效果：(1)本發(fā)明提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法，與已有的視頻隱寫算法相比，本發(fā)明適用于國(guó)際最新的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)h.265/hevc,且采用了時(shí)域(即像素域)的隱寫方案，具有信息隱藏通信平臺(tái)簡(jiǎn)易，易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)；(2)本發(fā)明提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法，與現(xiàn)有的其他視頻隱寫方案相比，本發(fā)明由于充分考慮了視頻內(nèi)容時(shí)域像素值的存儲(chǔ)特點(diǎn)，在視頻編解碼的時(shí)域級(jí)別進(jìn)行視頻隱寫，采用對(duì)應(yīng)的調(diào)制方法直接修改時(shí)域像素位的lsb(leastsignificantbits)位進(jìn)行嵌入，有效地保證了載體視頻的視覺(jué)效應(yīng)，具有信息隱藏的不可檢測(cè)性；由于秘密信息相對(duì)于視頻文件改動(dòng)極小，因而載體視頻碼率增加率很小；(3)本發(fā)明提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法，與現(xiàn)有其它具有的數(shù)字水印方案相比，從
背景技術(shù)：
可以看到，本發(fā)明適用于現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)高清視頻的技術(shù)實(shí)現(xiàn)；由于現(xiàn)今網(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)；(4)本發(fā)明提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法，考慮到在嵌入端與提取端的操作的不同步，即在提取端無(wú)法判別嵌入端嵌入了多少bit的秘密信息，在秘密信息的比特流中加入信息終止位，對(duì)二進(jìn)制的比特流進(jìn)行邊界劃分，以在提取端當(dāng)碰到秘密信息的邊界時(shí)停止信息的繼續(xù)提取，提高了視頻的編解碼效率。附圖說(shuō)明圖1是實(shí)施例提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法的整體流程示意圖；圖2是實(shí)施例提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法的嵌入方法的流程示意圖；圖3是實(shí)施例提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法的提取方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式為了使本發(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(shuō)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。實(shí)施例提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法的嵌入方法，其整體流程如圖1所示，包括嵌入和提取。其中，秘密信息嵌入的流程如圖2所示，具體包括如下步驟：(1)獲取載體視頻的網(wǎng)絡(luò)視頻碼流文件，并對(duì)擬嵌入的秘密信息進(jìn)行預(yù)處理，包括二進(jìn)制化以及加入信息終止位，形成二進(jìn)制比特流；其中信息終止位為16bit，本實(shí)施例中的信息終止位為0x0001；(2)對(duì)載體視頻源進(jìn)行解壓縮處理，包括對(duì)當(dāng)前編碼單元ctu熵解碼、反變換和反量化；在對(duì)解碼的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)之前，選取最小的4×4像素塊作為待嵌入塊，進(jìn)入步驟(3)；(3)根據(jù)像素域均值差來(lái)判斷當(dāng)前4×4像素塊中是否有可用于秘密信息嵌入的像素點(diǎn)(m,n)；若是，則進(jìn)入步驟(4)，若否，當(dāng)前4×4像素塊不進(jìn)行嵌入，進(jìn)入步驟(5)；其中m、n分別為可嵌入的像素點(diǎn)相對(duì)于4×4像素塊的橫、縱坐標(biāo)；本步驟包括如下子步驟：(3.1)計(jì)算獲取當(dāng)前4×4像素塊的平均像素值(3.2)計(jì)算當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)每個(gè)位置的像素域均值差δi,j(i,j∈{0,1,2,3})；(3.3)若當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)像素域均值差最大的像素點(diǎn)有且只有(m,n)一個(gè)，則將像素點(diǎn)(m,n)作為當(dāng)前4×4像素塊用于嵌入秘密信息的位置，進(jìn)入步驟(4)；其中，m,n∈{0,1,2,3}；若當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)像素域均值差最大的像素點(diǎn)不止一個(gè)，則不對(duì)當(dāng)前塊進(jìn)行嵌入，進(jìn)入步驟(5)；(4)將預(yù)處理后的秘密信息嵌入到當(dāng)前4×4像素塊的像素點(diǎn)(m,n)的lsb中，根據(jù)4×4像素塊的像素值ym,n的奇偶性來(lái)嵌入比特0或1；若嵌入的比特是1,按下式來(lái)更新4×4像素塊的像素值ym，n如果嵌入的比特是0,按下式來(lái)更新4×4像素塊的像素值ym，n：(5)判斷當(dāng)前4×4像素塊是否為載體視頻的最后一個(gè)編碼塊，若是，則進(jìn)入步驟(6)，若否，則按z-scan掃描順序進(jìn)入到下一個(gè)4×4像素塊，進(jìn)入步驟(3)；(6)對(duì)已完成嵌入的4×4像素塊進(jìn)行視頻解碼重構(gòu)，并進(jìn)入步驟(7)；(7)判斷秘密信息是否已嵌入完全，若是則結(jié)束；若否，則表明載體視頻源容量過(guò)少，秘密信息未嵌入完全，更換載體視頻源進(jìn)入步驟(2)。為了順利在提取端提取信息，根據(jù)擬嵌入的秘密信息對(duì)當(dāng)前待嵌入位置的像素值ym,n進(jìn)行修改時(shí)應(yīng)使修改后的均值差絕對(duì)值不小于修改前的均值差絕對(duì)值，以保證提取位置的準(zhǔn)確性。結(jié)合具體實(shí)例說(shuō)明如下：假設(shè)秘密信息是{s1,s2,......,sp}＝{鄭州}，那么預(yù)處理后的秘密信息為：110101101010001111010110110111010000000000000001載體視頻源為官方測(cè)試視頻basketballpass，在對(duì)載體視頻basketballpass進(jìn)行熵解碼之后，根據(jù)重構(gòu)后的編碼單元時(shí)域像素值以及最小的4×4像素塊，以及步驟(3)的方法來(lái)確定嵌入位置；第一幀lcu地址索引為0，塊內(nèi)索引為12時(shí)的4×4像素塊時(shí)滿足條件，其平均像素值為127，選取的可嵌入位置為(0,0)；獲取到4×4像素塊的時(shí)域系數(shù)值為：123124124124128129129130127127128129129129129129根據(jù)上述方法嵌入秘密信息0后的時(shí)域系數(shù)值為：122124124124128129129130127127128129129129129129嵌入完成后續(xù)繼續(xù)進(jìn)行當(dāng)前預(yù)測(cè)單元?dú)埐钕禂?shù)的解碼處理。如圖3所示，為實(shí)施例提供的基于h.265視頻像素域的信息隱藏方法的提取方法的流程圖，具體包括以下步驟：(1)獲取載有秘密信息的載體視頻，并配置編碼器器所需要的配置參數(shù)，包括編碼層級(jí)，量化參數(shù)；(2)對(duì)載體視頻進(jìn)行壓縮之前，獲取每一個(gè)編碼單元的最小的4×4像素塊作為待提取塊，進(jìn)入步驟(3)；(3)選擇并確定當(dāng)前4×4像素塊的可提取的像素點(diǎn)(m,n)；其中(m，n)為可提取的像素點(diǎn)相對(duì)于4×4像素塊的坐標(biāo)；該步驟包括如下子步驟：(3.1)計(jì)算當(dāng)前4×4像素塊的平均像素值(3.2)根據(jù)像素塊的平均像素值分別計(jì)算各個(gè)像素點(diǎn)的像素域均值差δi,j(i,j∈{0,1,2,3})；其中，像素域均值差是指像素值與所述平均像素值的差；(3.3)若當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)像素域均值差最大的像素點(diǎn)有且只有(m,n)一個(gè)，則將像素點(diǎn)(m,n)作為當(dāng)前4×4像素塊中提取秘密信息的位置，進(jìn)入步驟(4)；若當(dāng)前4×4像素塊內(nèi)像素域均值差最大的像素點(diǎn)不止一個(gè)，則不對(duì)當(dāng)前4×4像素塊進(jìn)行提取，進(jìn)入步驟(5)；(4)對(duì)當(dāng)前4×4像素塊的像素點(diǎn)(m,n)處進(jìn)行秘密信息提取，根據(jù)像素值ym,n的奇偶性按照下式來(lái)提取秘密信息m；(5)判斷當(dāng)前4×4像素塊是否為載體視頻的最后一個(gè)編碼塊，若是，則進(jìn)入步驟(6)；若否，則按z-scan掃描順序進(jìn)入到下一個(gè)4×4像素塊，進(jìn)入步驟(3)；(6)對(duì)已完成提取的4×4像素塊進(jìn)行視頻編碼壓縮，并轉(zhuǎn)入步驟(7)；(7)判斷秘密信息是否已提取完全，即是否已提取到終止位0x0001；若是則結(jié)束；若否，表明載體視頻源容量過(guò)少，則顯示已經(jīng)提取的秘密信息。通過(guò)對(duì)提取出來(lái)的秘密信息進(jìn)行取buf數(shù)據(jù)、處理尾部填充比特、反二進(jìn)制化，還原出原始秘密信息。結(jié)合實(shí)例具體說(shuō)明如下：接收到的載體視頻是basketballpass，在進(jìn)行編碼單元的壓縮編碼之前，假設(shè)當(dāng)前嵌入秘密信息的編碼單元為第一幀、lcu地址索引為0，塊內(nèi)索引為12時(shí)滿足條件，即其平均像素值為127，嵌入位置為(0,0)。獲取到當(dāng)前v4×4像素塊的殘差系數(shù)矩陣為：122124124124128129129130127127128129129129129129根據(jù)上述提取方法所提取出的秘密信息比特為0；繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的編碼單元4×4像素塊的秘密信息提取，直至提取到信息終止位為止，完成秘密信息的提取。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)。當(dāng)前第1頁(yè)12