基于宏块复杂度的自适应视频运动矢量隐写算法
[Abstract]:Information hiding is a technology which embeds secret information into common carriers to realize information secret transmission. However, steganography changes will inevitably lead to various distortions. The video motion vector steganography will result in the deterioration of picture quality, the increase of bit rate and the change of probability distribution. The effects of steganography may be detected by existing or potential steganography methods. The existing features of motion vector steganography can be divided into two categories: one is based on local optimality and the other is based on temporal and spatial correlation features. In order to minimize the steganography distortion of motion vectors, this paper presents a formal description method of motion vectors in video coding and decoding. Furthermore, the local optimality and adjacent correlation of motion vectors are analyzed theoretically. In addition, the reason for the decrease of optimal probability caused by motion vector steganography is studied, and it is pointed out that the motion vector of simple macroblock with steganography texture is not easy to cause significant local optimality anomalies. In this paper, the distribution of motion vector components is discussed, and it is considered that the correlation can be better maintained by modifying the components closer to the mean of distribution. Through these theoretical studies, a video motion vector adaptive steganography algorithm (Adaptive Macroblock Complexity,AMC) based on macroblock complexity is proposed, which can deal with local optimality of motion vector and adjacent correlation separately. The algorithm can embed and extract secret information on the least cost path without coding, and each motion vector can embed 2 bits of secret information. The algorithm consists of two steps: firstly, the cover video is compressed without any embedding, the complexity of all macroblocks is recorded, and a threshold of complexity is set according to the distribution statistics. Then, in the second video compression process, the low complexity macroblock is selected by adaptive threshold, and its motion vector is used for LSB (least significant bit) matching embedding. For motion vectors, low complexity macroblocks are easier to maintain local optimality, while LSB matching embedding can maintain adjacent correlations. In the experimental part, the stego samples with different steganography algorithms but the same embedding rate are compared in the aspects of invisibility, bit rate growth, anti-detection ability and so on. The experimental results show that the PSNR value of cover is the highest, while the AMC is the second, and the difference is not more than 0.05 dB. Compared with the increase of bit rate, the increase of bit rate of AMC algorithm is only about 1% to 50% of that of other algorithms. In addition, two steganographic features are used to evaluate the security of these algorithms. The error rate shows that the AMC steganography algorithm is more secure than the existing algorithms. In general, the AMC steganography algorithm can resist steganography better, especially the video bit rate is controlled after steganography, and the picture quality is well guaranteed.
【作者单位】: 武汉大学空天信息安全与可信计算教育部重点实验室;武汉大学计算机学院;
【基金】:国家自然科学基金重点项目(U1536204);国家自然科学基金(61373169) 国家科技支撑计划项目(2014BAH41B00) 国家“八六三”高技术研究发展计划项目基金(2015AA016004)资助~~
【分类号】:TP391.41
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,本文编号:2371863
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