信息隱藏是20世紀(jì)90年代提出的一種解決信息安全問題的新方法。它通過把隱秘信息隱藏于可公開的數(shù)字媒體(載體)中以達到安全傳遞隱秘信息或保證載體的完整性及所有權(quán)歸屬等目的。當(dāng)前而言，信息隱藏研究的載體主要針對靜止圖像，但隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，越來越多的學(xué)者開始研究以視頻為載體的隱藏技術(shù)。參考文獻[1]利用量化后DCT系數(shù)的奇偶性來隱藏信息。參考文獻[2]指出了依據(jù)MV幅值作為閾值選擇CMV進行信息隱藏的缺點，提出了依據(jù)預(yù)測誤差作為閾值選擇CMV的觀點。參考文獻[3]結(jié)合H.264的特性，提出了一種利用DCT系數(shù)進行高比特率信息嵌入方法。參考文獻[4]則利用I幀宏塊的編碼模式進行秘密信息的隱藏。而參考文獻[5]則針對 I幀中隱藏信息會帶來錯誤漂移的情況進行研究，并給出了解決的方案?？偠灾?，當(dāng)前視頻的隱藏技術(shù)主要可以劃分為利用DCT系數(shù)、運動矢量、量化后的DCT系數(shù)、預(yù)測模式等幾個方面。

    視頻隱藏的蓬勃發(fā)展激起了研究者在視頻中嵌入視頻的靈感。SWANSON[6]首先提出了在視頻中嵌入視頻的思路，利用一種基于高比特信息隱藏算法的向量射線比較法，將秘密視頻信息隱藏于載體視頻中完成傳輸，避免了單獨傳輸易丟失的缺點；肖柏創(chuàng)[7]等人對YANG3]的算法進行了改進，實現(xiàn)了高比特率的視頻嵌入視頻的方案。盡管這些方法都取得了一定的效果，但都只是針對秘密為原始視頻的情況展開討論，并未考慮秘密信息為壓縮視頻碼流的情況。視頻魯棒隱藏算法的隱藏容量較小，宿主視頻每幀中隱藏的數(shù)據(jù)量有限。而視頻的數(shù)據(jù)量是海量的，如果不對秘密視頻進行壓縮編碼，那么一幀秘密圖像需要隱藏在多幀的宿主視頻中，這樣勢必會帶來實時性不高、秘密視頻隱藏幀數(shù)少等問題。
    針對上述問題，本文提出了將秘密信息壓縮編碼后再嵌入視頻的信息隱藏方案。該方案將視頻的嵌入過程看成是秘密視頻隱蔽通信的過程。首先將秘密視頻壓縮編碼成碼流，從而有效地減少秘密視頻的比特數(shù)。同時為了克服壓縮碼流誤碼敏感的缺陷，應(yīng)用了糾錯和交織編碼增加秘密信息抗誤碼的性能。在嵌入時，選用魯棒性較好的變換域的隱藏算法進行嵌入，進一步增加隱蔽傳輸?shù)目煽啃浴?br/>
 

    同理，接收端中DCT變換后的能量也主要集中在直流分量上。因此，可以在保證魯棒性和圖像質(zhì)量等算法性能的基礎(chǔ)上，利用直流系數(shù)作為載體完成秘密信息的嵌入，這樣有利于視頻實時性嵌入目標(biāo)的實現(xiàn)。
1.2 視頻嵌入算法
    秘密視頻信息嵌入框架如圖2所示。

2 實驗結(jié)果
    實驗中，采用CIF(352×288)格式視頻序列News、Forman、Mobile作為宿主視頻，秘密視頻為QCIF(176×144)格式的視頻序列Forman。視頻編碼采用H.264/AVC編解碼參考軟件JM8.6，編碼模式采用IPPPPP…的格式。
    表2列出了3組不同運動強度視頻序列為宿主視頻的仿真實驗結(jié)果，其中PSNR/dB、TIME/s、BER/%分別表示利用參考文獻[3]算法以及本文算法嵌入秘密信息前后載體圖像的峰值信噪比、嵌入算法所需的時間和宿主視頻經(jīng)過編碼后接收端提取秘密信息的誤碼率。QP表示編碼宿主視頻時的量化步長。

    當(dāng)秘密視頻未編碼時，隱藏1幀QCIF視頻信息需要48幀CIF宿主視頻。按照參考文獻[3]的算法提出的秘密視頻效果圖如圖4所示。其中參數(shù)N、PSNR分別代表每48幀宿主視頻隱藏的秘密視頻幀數(shù)和接收端提取的秘密視頻的峰值信噪比，QP表示宿主視頻編碼時的量化步長。

    從以上的仿真實驗可以看出，應(yīng)用本文的所提出的算法后，嵌入隱藏信息的混合視頻信號與原始視頻幾乎沒有什么差別，達到了隱藏信息透明的要求。從表2的實驗數(shù)據(jù)中可以看出，在相同壓縮比的情況下，本文的算法較之于參考文獻[3]的算法縮短了嵌入所需的時間，且誤碼率平均減少了76.6%，具有更好的抗壓縮性能。而當(dāng)綜合采用編碼和隱藏算法后，本文算法的優(yōu)越性進一步凸顯，從圖4、圖5的實驗仿真效果圖中可以看到，在相同壓縮比的情況，隱藏幀數(shù)提高了5~11倍，并且接收端提取秘密信息的質(zhì)量也獲得了明顯改善。
    本文提出了一種視頻壓縮碼流在視頻中嵌入的方案，為了避免視頻壓縮碼流對誤碼敏感的缺點，在隱藏算法上采用了高比特率的魯棒算法，通過修改視頻的亮度分量Y在變換域中的直流系數(shù)來嵌入秘密信息；同時秘密信息在嵌入前采用預(yù)處理的策略，即先對秘密視頻進行壓縮編碼、糾錯和交織編碼等預(yù)處理。通過實驗數(shù)據(jù)可以看出本方案所提出的視頻嵌入視頻的方法提高了隱藏的幀數(shù)及接收端提取秘密信息的質(zhì)量，實現(xiàn)了隱秘視頻的高效傳輸，為視頻嵌入視頻提供了一種新的思路。
參考文獻
[1] LI Y，CHEN H.-X，ZHAO Y.A new method of data  hiding based on H.264 encoded video sequences[J].IEEE  Int.Conf.Signal Processing，2010：1833-1836.
[2] ALY H A.Data hiding in motion vectors of compressed video based on their associated prediction error[J].IEEE Trans.Inform.Forensics Security，2011，6(1)：14-18.
[3] YANG M，BOURBAKIS N.High bitrate multimedia information hiding for digital image/video under lossy compression[J].SPIE Journal of Electrical Imaging，2007(16)：1-12.
[4] HU Y，ZHANG C，SU Y.Information hiding based on intra prediction modes H.264/AVC[J].In Proc. IEEE Int.Conf. Multimedia and Expo，ICME，2007：1231-1234.
[5] Ma Xiaojing，Li Zhitang，Tu Hao，et al.A data hiding algorithm for H.264/AVC video streams without intra-frame distortion drift[J].IEEE Trans.Circuits Syst.Video Technol.，2010，20(10)：1320-1330.
[6] SWANSON M D，ZHU B，AHMED T H.Date hiding for video-in-video[C].Proceed- ings of the 1997 International Conference on Image Processing.Sanata Barbara′CA，IEEE  Comput Soc，1997(2)：676-679.
[7] 肖柏創(chuàng)，王首道，司薇.高比特率信息隱藏技術(shù)的視頻嵌入視頻方案[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，37(8)：1249-1254.