一种无损的压缩视频图像信息隐藏方法

1、 比较） Q0 PSNR PSNR 表 1 自适应隐藏算法和简化 K&Z 算法的视觉质量(PSNR在不同初始量化因子(Q0下对比 100 44.9416 33.5307 90 44.1974 33.4531 80 43.0333 33.3622 70 41.9277 33.2593 60 40.7735 33.0466 50 39.4579 32.6719 40 37.7370 32.2451 （自适应算 法） (K&Z 算法 由表 1 看出，自适应的算法在视觉质量上明显有优越性，作为隐秘通信应用安全性良好。另 外由于足够小的改动， 在处理后的量化系数的统计形态上没有留给攻击者

2、可察觉的痕迹 （见 第 2 章） 。这也是本文算法应用于隐秘通信的优点。 Q0 100 数据量（自适应算法） 724 1024 数据量（K&Z） 表 2 自适应隐藏算法和简化 K&Z 算法的隐藏数据量（取视频帧中的 1024 个块） 90 734 1024 80 736 1024 70 729 1024 60 699 1024 50 669 1024 40 621 1024 相比 K&Z 方法在隐藏数据量上要稍小一些。这是自适应算法在视觉质量和隐藏容量之间作 协调的结果。 3.2 实验 B 无损隐藏算法要求纪录 DCT 块的改动， 因此产生了一位 0 系数到非 0 系数

3、的改动。 相比不要 求无损隐藏的算法，视觉质量会下降。相比 A 得算法嵌入信息容量要增加一倍（包括无损标 识 Label bit） 。以标准视频序列bundy为对象作仿真实验。 表 3 无损隐藏算法视觉质量和隐藏容量 Q0 PSNR 隐藏容量 100 35.1064 1448 90 34.5101 1468 80 34.0177 1472 70 33.5136 1458 60 32.9181 1398 50 32.4166 1338 40 31.6440 1242 在实验表格中可以明显地看出：从 Q0=100 到 40，所有的峰值信噪比 PSNR 均下降到 30 多分 贝。且随着 Q0 的减小

4、，隐藏信息后视频帧的视觉质量也在递减。 对再压缩的量化因子有要求： 对再压缩的量化因子作的限制要求是由算法的特点所决定的。 1.5>Q1/Q0>=3/4 是允许再压缩 稳健的条件。 （详见 2.2 节） 表 4 隐藏信息对于允许的再压缩量化的稳健性 (Q0，Q1 Error bit (Q0，Q1 Error bit (100，90 0 (70，65 0 (100，80 0 (70，60 0 (90，80 0 (70，55 0 (90，75 0 (60，55 0 (90，70 0 (60，50 0 (80，75 0 (50，45 0 (80，70 0 (50，40 0 表 4 给出的

5、结果印证了算法对允许的再压缩稳健的性能。 因此以上实验结果显示，本文算法可以根据不同应用调整并分别获得满足各自要求的性能。 缺点是：由于严格同步于 8×8DCT 块的位置顺序，不能对抵抗块同步攻击（如块插入或块 丢失） 。 -6- 4.总结 本文提出一种改进的基于 DCT 系数关系的以压缩图像或视频为对象的信息隐藏算法。 该算法可根据特殊应用场合（军事通信、远程医疗等）选择无损隐藏（即隐藏信息提取后原 始信号理论上可完全恢复） ；也可选择部分算法（即不包含无损实现部分）来实现高安全性 要求的隐秘通信方案，视觉质量良好（高信噪比） 。算法选择中频区域特定系数对为信息隐 藏位置， 能根据

6、系数块对象系数差值统计分布情况自适应调节具体嵌入位置； 既做到了自适 应于载体内容，又提高了安全性。相比传统基于 DCT 系数关系的信息隐藏算法，在视觉质 量、安全性和稳健性方面有了提高；但是在隐藏容量方面稍有下降。另外，由于算法是按 8 ×8 块为单位依次实现的，所以对于同步攻击（破坏块顺序关系）脆弱。未来改进工作中可 以考虑对块位置的随机置乱和分段同步等技术来提高对同步攻击的稳健性。 参考文献 1 2 3 4 5 余兆明，李晓飞，陈来春.MPEG 标准及其应用M.北京:北京邮电大学出版社，2002。 F.Hartung and B.Girod. Digital watermark

7、ing of raw and compressed videoA.in Proc.SPIE 2952:Digital compression Technologies and systems for Video CommunicationC, Oct.1996. A. Hanjalic, G. Clangelar, P.M.B.van Roosmalen.J.Biemond and R.Llagendijk. Image and Video Databases: Restoration, Watermarking and Retrieval A(Advances in Image Commun

8、ications, vol 8C New York, Elsevier Science, 2000. J. Zhao and E. Koch. Embedding robust labels into images for copyright protectionA.Proc. Int. Congr, Intellectual Property Rights for Specialized Information, Knowledge and New TechnologiesC, Vienna, Austria, Aug .21-25 1995. Koch, E. and Zhao, J.To

9、wards Robust and Hidden Image Copyright LabellingA.Proc. of 1995 IEEE Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing. 附图：各种视频测试序列和对应的隐藏信息后视频帧，及其峰值信噪比 PSNR(dB、隐藏容 量（Bit） ；Q0=60。 a隐秘通信应用算法 b无损信息隐藏算法。 a PSNR: 40.8636 697 图 1： bundy b PSNR: 32.9181 697×2 a PSNR: 40.5808 734 图 2： gentlemen b PSNR

10、: 30.1295 734×2 -7- a PSNR: 40.7556 736 图 3： bus b PSNR: 30.9011 736×2 a PSNR: 40.8914 648 图 4： flower b PSNR: 30.8937 648×2 A lossless Information Hiding Method For Compressed Video/Image Department of Automation, Nanjing University of Science & Technology, 210094 YE Deng-Pan DAI

11、 Yue-Wei WANG Zhi-Quan 1. Abstract During designing video watermarking scheme, affection of video compression processing must be considered. And new video or image compression standard generally adopted adaptive quantized scheme. Accordingly, a new improved lossless information hiding method for MPE

12、G video was proposed. The algorithm can realize low distortion covert communication and original MPEG video data can be recovered in some special application for the purpose of military or medical. Good security and low complexity was achieved. Experimental results showed that the algorithm could meet different demands in different application after small modification and could survive appropriate MPEG recompression etc. Keywords: variable Quantization Compr