H.264/AVC视频隐写的鲁棒性方法研究

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信息隐藏是把秘密信息嵌入在数字化文本、图片、音频和视频等载体中,使其不被察觉,达到既保障内容隐密,又保障行为隐秘目的的一种技术。H.264/AVC作为视频编解码领域的新标准,因其压缩率高、适用范围广、差错恢复能力强等优点,已成为当前网络视频最普遍、最有效的压缩方法。而在2D/3D H.264/AVC视频中通过信息隐藏进行隐秘通信是国际国内才刚刚开始的前沿研究。隐藏了信息的H.264/AVC视频在网络上传输时,一方面,可能会因恶劣物理环境而产生丢包、丢帧、或比特错,使秘密信息无法恢复;另一方面,也可能会遭到某些网络攻击(如篡改、重放、重量化、或重编码等)而使秘密信息无法恢复。因此,针对H.264/AVC视频,设计高安全性与强鲁棒性的隐写方法是视频隐蔽通信的关键问题。提出能恢复错误比特的双系数隐写的BCH码鲁棒性方法。嵌入前先将秘密信息进行不同的BCH编码,再用团队已有的信息隐藏算法,在选择点及其补偿点两个系数位置进行嵌入。经过分析与实验找到了适用于H.264/AVC视频的纠错能力很强的BCH(63,7,15),对重编码攻击,它能100%的恢复错误比特;在纠正一错误比特时,BCH(7,4,1)具有最强的纠错能力。对BCH (n,k,t)进行的测试表明,t值越大,抗重编码或重量化攻击的鲁棒性就越强。实验结果与现有方法的性能比较进一步表明,该方法不仅能有效控制帧内失真漂移,还具有较高的比特错恢复能力。提出能恢复错误比特的单系数隐写的BCH码鲁棒性方法。通常情况下,视频隐写方法在秘密信息被提取后并不考虑载体恢复,因而也就破坏了原始载体。为此,本方法探索提取秘密信息时尽量恢复原载体。嵌入前,将秘密信息进行BCH编码,以增强错误比特恢复能力。再利用预测模式选择特殊的嵌入块来控制帧内失真漂移,用单系数嵌入来减少对原视频的修改。提取时,先进行纠错,再尽量恢复原始视频。实验结果表明,该方法既能高效的恢复秘密信息,又能使原载体尽量恢复,最大可能地保护了原始载体。提出BCH码鲁棒性可逆隐写方法。通常的视频隐写在嵌入和提取过程中会在一定范围和幅度内修改原始载体,这对那些不容忍永久失真的载体,如医疗图像和法律证据等,是不可接受的。为此,本方法探索提取秘密信息时完全恢复原载体的方法。嵌入前,先将秘密信息进行BCH编码,再利用预测模式选择特殊的嵌入块来控制帧内失真漂移。嵌入时,利用单系数嵌入,修改系数绝对值大于设定值的所有系数,提取秘密信息时,先进行纠错,再修改因嵌入信息而变化的DCT系数值,即可实现信息隐藏的可逆性。实验结果与现有方法的性能比较进一步表明,此方法具有较强的比特错鲁棒性及较好的视觉效果,并具有可逆性。提出(t,n)门限秘密共享鲁棒性方法。为恢复各种原因引起的帧丢失、帧出错及比特错,先将需要嵌入的秘密信息,用多项式进行分发获得一系列子秘密,再将子秘密进行BCH编码,然后将编码后的子秘密嵌入到视频的各个帧中。提取时,先用BCH码纠错来恢复错误比特,然后只需获取视频中部分帧隐藏的子秘密就可恢复完整的秘密信息,由此能实现纠正比特错、帧丢失、及帧错误的目的。该方法有较强的帧丢、帧错鲁棒性,在随机丢帧率小于等于20%的情况下能完全恢复秘密信息。实验结果表明,除具有较强的鲁棒性外,还能有效控制帧内失真漂移,视觉效果良好。
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