[發(fā)明專利]基于參考幀的多視點(diǎn)視頻信息隱藏方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310073185.4
• 申請(qǐng)日: 2013-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN103124357A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張承乾;陳明;蘇育挺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N7/68
• 分類號(hào): H04N7/68;H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種面向信息安全領(lǐng)域的多視點(diǎn)視頻信息隱藏方法，可以用于秘密通信、多媒體資源的版權(quán)保護(hù)等領(lǐng)域。本發(fā)明以多視點(diǎn)立體視頻為載體，通過在編碼端調(diào)制參考幀序號(hào)的方式嵌入隱秘信息。嵌入信息后不影響多視點(diǎn)視頻的主客觀質(zhì)量，碼率的增長(zhǎng)也被控制在較小的范圍內(nèi)，是一種安全、隱秘性強(qiáng)的信息隱藏方法。

背景技術(shù)

信息隱藏與密碼學(xué)同為信息安全中的重要研究領(lǐng)域。密碼學(xué)研究的重點(diǎn)是如何對(duì)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其原理是將信息轉(zhuǎn)換為第三方無法理解的形式，只有合法的信息接受者才能通過密鑰和解密算法得到原始信息。信息隱藏則將秘密信息隱藏于圖像、視頻、文檔等載體中，第三方甚至無法得知載體中是否存在隱秘信息。加密技術(shù)對(duì)信息本身做了掩蓋，但沒有掩蓋信息的存在性。信息隱藏則掩蓋了信息的存在性，使得攻擊和破解更具難度。

信息隱藏可用于軍事情報(bào)領(lǐng)域、信息的匿名傳送、多媒體制品的版權(quán)保護(hù)等。由于多媒體信息大多具有較大的冗余性，且人類的視覺和聽覺具有掩蓋效應(yīng)，對(duì)一定范圍內(nèi)的誤差無法察覺，這就為基于媒體的信息隱藏提供了廣闊的空間。3D視頻能夠?yàn)槿藗儙砹Ⅲw的、更逼真的視覺體驗(yàn)，是視頻處理領(lǐng)域追求的目標(biāo)。多視點(diǎn)視頻指的是由不同視點(diǎn)的多個(gè)攝像機(jī)從不同角度拍攝同一場(chǎng)景得到的視頻，通過多個(gè)視點(diǎn)再現(xiàn)立體場(chǎng)景，是3D視頻的有效實(shí)現(xiàn)方法。近年來許多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)均投入很大精力對(duì)其相關(guān)技術(shù)展開研究，以將其推向市場(chǎng)應(yīng)用。ITU-T和MPEG組成的聯(lián)合視頻組（JVT，joint?video?team）聯(lián)合提出了多視點(diǎn)視頻編碼（MVC，multi?video?coding）標(biāo)準(zhǔn)，主要研究基于H.264/AVC的MVC方法。H.264/AVC是目前最新的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的視頻壓縮效率。JVT已決定將MVC作為H.264/AVC的第四個(gè)擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)。

隨著多視點(diǎn)視頻逐步成熟，市面上會(huì)出現(xiàn)越來越多的多視點(diǎn)視頻媒體，而相應(yīng)的信息安全問題也就更加突出。因此研究針對(duì)多視點(diǎn)視頻的信息隱藏技術(shù)就成了當(dāng)務(wù)之急。現(xiàn)有的基于視頻的信息隱藏技術(shù)存在以下問題：

當(dāng)前的信息隱藏技術(shù)主要針對(duì)單視點(diǎn)視頻，針對(duì)多視點(diǎn)視頻的信息隱藏方法研究目前還非常少；現(xiàn)有的基于H.264/AVC的單視點(diǎn)視頻的信息隱藏技術(shù)主要將信息嵌入點(diǎn)集中在運(yùn)動(dòng)矢量、DCT系數(shù)、宏塊的預(yù)測(cè)模式或劃分模式等位置，利用參考幀實(shí)現(xiàn)信息隱藏的研究尚處于起步階段；在現(xiàn)有的基于參考幀的嵌入方法中，嵌入方式過于簡(jiǎn)單，主要方法是將信息比特與參考幀序號(hào)的奇偶性做簡(jiǎn)單的映射，這種方式容易造成碼率的明顯上升，且嵌入過程破壞了最優(yōu)參考幀的概率分布規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種針對(duì)多視點(diǎn)視頻的信息隱藏方法。本發(fā)明通過調(diào)制多視點(diǎn)視頻碼流中的參考幀序號(hào)實(shí)現(xiàn)信息嵌入，提取端采用視頻編碼壓縮文件提取得到隱秘信息，無需原始視頻文件。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于參考幀的多視點(diǎn)視頻信息隱藏方法，包括信息嵌入部分和信息提取部分，在信息嵌入部分，對(duì)于每個(gè)宏塊，按照下列步驟進(jìn)行：

（1）判斷該宏塊是否為候選宏塊，若不需要嵌入信息，則按正常流程執(zhí)行編碼，候選宏塊需滿足三個(gè)條件：

a)宏塊位于奇數(shù)視點(diǎn)；

b)宏塊位于奇數(shù)幀；

c)宏塊采用16x16、16x8或8x16預(yù)測(cè)模式；

（2）對(duì)候選宏塊或其子塊計(jì)算相似度函數(shù)：設(shè)待編碼的候選宏塊或者其子塊為B_c，前向參考幀列表的第0幀中與B_c位置相同的塊記為B₀，后向參考幀列表的第0幀中與B_c位置相同的塊記為B₁，則B_c的相似度函數(shù)f(B_c)的值等于B₀和B₁中亮度分量的絕對(duì)誤差和，若B_c的相似度函數(shù)f(B_c)大于預(yù)設(shè)的閾值T，則不進(jìn)行嵌入，按正常流程執(zhí)行編碼；

（3）每個(gè)待編碼的候選宏塊或者其子塊可嵌入1至2個(gè)比特，設(shè)待嵌入比特為b₀和b₁，對(duì)B_c進(jìn)行前向、后向和雙向預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)時(shí)，以Lagrangian代價(jià)函數(shù)最小的幀為最優(yōu)參考幀，方法如下：

首先進(jìn)行前向預(yù)測(cè)，若待嵌入比特b₀=0，則在前向參考幀列表的偶數(shù)幀中尋找最優(yōu)前向參考幀。若待嵌入比特b₀=1，則在前向參考幀列表的奇數(shù)幀中尋找最優(yōu)前向參考幀；