摘要：本文介紹了基于DCT系數(shù)的H264視頻的可逆隱藏算法的關鍵技術和嵌入隱藏過程，首先選出符合要求的量化后的DCT系數(shù)，將秘密信息隱藏在量化后的DCT系數(shù)中;在解碼端相應提取隱藏信息，還原系數(shù)。這類算法對視頻質(zhì)量影響較小，能實現(xiàn)對視頻的無失真還原，提高了隱藏信息的容量。

關鍵詞：DCT系數(shù)，視頻隱藏，可逆，H264

引言

信息隱藏技術是將秘密信息嵌入到載體中進行傳送的一種技術。載體通常為文本、圖像、音頻和視頻。視頻相對于音頻和圖像具有更大的載體容量和更多的可嵌入點，其次以圖像為載體的數(shù)字隱寫的安全性也受到越來越多的分析威脅。所以近年來數(shù)字視頻隱寫成為學者們研究的熱點。在互聯(lián)網(wǎng)傳輸原始視頻一般都會考慮網(wǎng)速，會有額定帶寬的限制，原始視頻具有較大的數(shù)據(jù)量往往導致傳輸速度慢。因此傳輸輸原始視頻之前都會對其進行編碼壓縮。顯然，需要結合視頻編碼解碼技術標準來研究如何在視頻中隱藏信息就會大大提高傳輸速率。目前市場廣泛認可的是新一代視頻編解碼標準H.264/AVC[1]，該標準具有很好的壓縮性能。所以研究基于H.264[2]視頻的可逆信息隱藏算法會具有廣闊的市場前景。

1基于DCT系數(shù)的H264可逆視頻隱藏關鍵技術

根據(jù)秘密信息嵌入視頻中的時機不同，視頻隱藏技術一般分為三類：壓縮視頻數(shù)字隱藏技術、原始視頻序列隱藏技術以及與視頻壓縮過程相結合的隱藏技術。原始視頻序列隱藏技術是直接嵌入秘密信息到原始視頻中，然后再對載密視頻進行壓縮編碼。壓縮視頻數(shù)字隱藏技術方法把秘密信息嵌入到壓縮后的視頻碼流中。與視頻壓縮過程相結合的隱藏技術把嵌入隱藏信息的過程與視頻壓縮過程結合起來，通過在壓縮視頻時，產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)攜帶隱藏信息。Hsu 等[3]將隱藏信息嵌入到量化后的DCT中頻系數(shù)中，并且通過 P和B 幀中具有零運動矢量的子塊來傳遞信息，缺點是提取隱藏信息時必須有原始視頻信息的參與。Simitopoulos等人[4]提出一種基于HVS特性和DCT變換的視頻水印算法，算法首先在MPEG編碼時，把變換后的8×8塊分成5種類型，得到掩蔽矩陣，然后選擇在量化后的DCT系數(shù)中嵌入水印。該算法的優(yōu)點是很好的運用了HVS的特性，缺點是不能實現(xiàn)水印的盲提取。文獻[5]在每個宏塊中選取含非零系數(shù)最多的4×4子塊，將秘密信息嵌入到最后一個非零系數(shù)和緊跟其后的零系數(shù)上，最后再進行熵編碼寫入碼流。還有一類方法不是直接在 DCT 系數(shù)中嵌入信息，是通過調(diào)制量化后DCT系數(shù)嵌入信息的方法，EMD[6]編碼、APPM[7]以及文獻[8]都屬于此類算法，還有利用運動矢量進行信息嵌入[9-10]。目前，大多數(shù)H.264/AVC可逆視頻隱藏算法，主要存在嵌入容量不足的問題，運用普通解碼器解碼含水印碼流視頻質(zhì)量下降較多以及算法復雜度較高的問題。

2基于DCT系數(shù)隱藏信息的實現(xiàn)過程

2.1整數(shù)DCT變換和熵編碼

DCT變換因有著簡單、快速、易實現(xiàn)的優(yōu)點而被多數(shù)視頻壓縮標準所采納。H.264采用了整數(shù)DCT變換，H.264視頻編碼的技術亮點之一就是采用了整數(shù)DCT變換。考慮到視頻編碼的實時性以及計算的精度和速度，所以H.264視頻編碼標準選擇使用整數(shù)DCT變換。

H.264/AVC編碼器在對殘差系數(shù)進行整數(shù)DCT變換和量化后，需要進一步將量化后的DCT系數(shù)進行熵編碼，然后打包寫入碼流，這一過程是無損的，也就是說H.264格式的碼流經(jīng)過熵解碼后可以得到無失真的量化后DCT系數(shù)。

在H.264/AVC標準中，主要采用了兩種熵編碼方案，分別是CAVLC和CABAC。

2.2隱藏信息的嵌入和提取

一般來說，對于4×4子塊的量化后系數(shù)，經(jīng)過Zig-Zag掃描后，后幾個系數(shù)多為0，圖1是foreman測試序列中第一幀第一個宏塊的第一個4×4子塊量化后DCT系數(shù)Zig-Zag掃描圖。

由圖易見，Zig-Zag掃描的一維序列為{9，-12，3，3，-3，-11，-5，1，-1，0，0，-2，0，1，0，0}，最后一位DCT系數(shù)一般都為0。我們就可以利用最后一個系數(shù)來嵌入隱藏信息。因為通常來說，這個系數(shù)為AC系數(shù)，且集中在高頻上，這樣，改變這個系數(shù)，有利于隱藏信息的不可見性DCT系數(shù)中嵌入信息過程如圖2所示。

提取隱藏信息過程是嵌入過程的逆過程，算法從H264/AVC中的載密視頻流提取隱藏信息。由于熵編碼是一種無損壓縮編碼方法，保證了秘密信息的提取。提取過程如圖3所示。

3結語

本文主要介紹了基于DCT系數(shù)的H264可逆視頻隱藏算法的關鍵技術，以及嵌入隱藏信息和提取隱藏信息的實現(xiàn)過程。該類算法在量化后的DCT系數(shù)中隱藏信息，對載密視頻質(zhì)量影響較小，能實現(xiàn)對視頻的無失真還原，具有較大的隱藏信息容量，將會是今后以后研究的重點。

參考文獻

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作者簡介：

鄧方舟（1989- ?），男，安徽安慶人，漢族，網(wǎng)絡工程師，碩士研究生，桂林師范高等專科學校網(wǎng)絡與教育技術中心，541000，廣西桂林市，主要研究方向：計算機網(wǎng)絡及圖像處理

基金項目：2018年桂林師范高等?？茖W?？蒲许椖俊盎趫D像的分類算法和可逆信息隱藏算法研究”（項目編號：KYB201816）