基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的HEVC視頻信息隱藏方法研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化多媒體信息的應(yīng)用和傳播越來越普及，信息安全問題變得日益突出。影音、圖像和軟件的侵權(quán)盜版行為嚴(yán)重影響相關(guān)的產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)秩序，更有甚者，為實(shí)現(xiàn)自身利益，對(duì)多媒體作品非法使用，進(jìn)行攻擊、篡改和偽造，使信息的完整性和真實(shí)性受到質(zhì)疑和威脅。在這樣的背景下，信息隱藏技術(shù)迅速發(fā)展，成為隱秘通信和版權(quán)保護(hù)的有效手段，可以有效遏制數(shù)字化多媒體的非法使用。在多媒體信息隱藏技術(shù)的研究中，數(shù)字視頻的信息隱藏技術(shù)是極其重要的組

2、成部分，應(yīng)用非常廣泛。視頻文件原始數(shù)據(jù)量極大，通常是以壓縮的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸?shù)?，而HEVC是最新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，研究HEVC標(biāo)準(zhǔn)下的視頻信息隱藏算法具有較高的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。
　　本文首先對(duì)信息隱藏技術(shù)的研究背景、意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了闡述，之后詳細(xì)介紹了視頻信息隱藏技術(shù)，包括技術(shù)特點(diǎn)、分類和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì) HEVC編解碼技術(shù)做了深入剖析，并在此基礎(chǔ)上開展了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究：
　　1、深入分析了HEVC視頻編解碼

3、技術(shù)，主要對(duì) HEVC編解碼框架、HEVC關(guān)鍵技術(shù)如幀間預(yù)測(cè)編碼、變化、量化和熵編碼做了概述，并詳細(xì)闡述了HEVC幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼以及與 H.264/AVC幀內(nèi)編碼的差異性分析，為論文開展基于HEVC標(biāo)準(zhǔn)下的信息隱藏工作奠定了基礎(chǔ)。
　　2、提出了一種基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式奇偶性的HEVC視頻信息隱藏算法，利用像素值的LBP標(biāo)準(zhǔn)差閾值選擇幀內(nèi)4×4亮度塊進(jìn)行信息隱藏，有效降低調(diào)制預(yù)測(cè)模式帶來的視頻質(zhì)量下降的影響。嵌入信息前先對(duì)隱秘信息做預(yù)處

4、理，由隱秘信息自身作為密鑰選取嵌入位置。利用拉格朗日率失真模型自適應(yīng)的選取幀內(nèi)編碼模式以決定是否嵌入隱秘信息。為了減小調(diào)制預(yù)測(cè)模式對(duì)視頻質(zhì)量的影響，調(diào)制過程是將最優(yōu)預(yù)測(cè)模式變?yōu)榕c隱秘信息奇偶性相匹配的模式中率失真開銷最小的預(yù)測(cè)模式。提取信息只需對(duì)預(yù)測(cè)模式解碼即可，滿足實(shí)時(shí)性要求。
　　3、提出了一種基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式和分組碼的HEVC視頻信息隱藏方法。首先，利用分組碼的標(biāo)準(zhǔn)陣列譯碼方法，建立（4,3）碼標(biāo)準(zhǔn)陣列譯表。然后，根據(jù)譯碼表

5、與預(yù)測(cè)模式的映射關(guān)系，調(diào)制幀內(nèi)4×4亮度塊的預(yù)測(cè)模式嵌入隱秘信息。最后，對(duì)調(diào)制后的4×4亮度塊重新編碼，使得在連續(xù)4個(gè)4×4幀內(nèi)亮度塊嵌入3比特隱秘信息，平均修改1.25位預(yù)測(cè)模式，減小因調(diào)制預(yù)測(cè)模式對(duì)視頻造成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提算法的PSNR值下降在0.05 dB以內(nèi)，碼率增長(zhǎng)在1％左右，算法能很好的保證視頻主客觀質(zhì)量，對(duì)視頻的編碼比特率影響很小。
　　4、提出了兩種基于預(yù)測(cè)模式差值的HEVC視頻信息隱藏算法。第一種方法是先

6、將預(yù)測(cè)模式映射成角度值，通過建立的隱秘信息和預(yù)測(cè)模式角度差的映射關(guān)系，調(diào)制模式之間的角度差完成信息嵌入，在兩個(gè)預(yù)測(cè)模式中嵌入兩比特隱秘信息只需要修改一位預(yù)測(cè)模式，減小對(duì)載體的影響。第二種方法采用圖像信息隱藏中的PVD（Pixel Value Difference）方案，直接利用預(yù)測(cè)模式的差值嵌入隱秘信息，在兩個(gè)預(yù)測(cè)模式中嵌入三比特隱秘信息，提高信息隱藏的嵌入容量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提兩種隱藏算法都能很好的保證視頻主客觀質(zhì)量，對(duì)視頻的編碼比特

7、率影響很小。
　　5、提出了一種大容量的HEVC視頻信息隱藏算法，通過調(diào)制幀內(nèi)4×4亮度塊的預(yù)測(cè)模式完成信息嵌入。根據(jù)統(tǒng)計(jì)的最優(yōu)預(yù)測(cè)模式和次優(yōu)預(yù)測(cè)模式的概率分布情況，建立預(yù)測(cè)模式和隱秘信息的分組映射關(guān)系，基于映射關(guān)系調(diào)制預(yù)測(cè)模式嵌入隱秘信息。信息的提取過程只需對(duì)碼流中的預(yù)測(cè)模式進(jìn)行解碼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法可以進(jìn)行大容量信息隱藏，并且能很好的保證視頻主客觀質(zhì)量。
　　6、為了驗(yàn)證上述提出的基于幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式的HEVC信息隱藏算法的