(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210794440.3 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510641 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 何军辉　江国鸿　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 郑宏谋 (51)Int.Cl. H04N 19/467(2014.01) H04L 9/08(2006.01) H04N 19/176(2014.01) H04N 19/88(2014.01) (54)发明名称 H.264加密及密文域信息隐藏方法、 装置及 存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种H.264加密及密文域信息 隐藏方法、 装置及存储介质， 在本发明的加(解) 密部分， 定义特征提取函数以计算宏块的特征 值。 根据当前帧的各个宏块的特征值对当前帧的 宏块进行置 换(逆置换)， 从而在保证加密的视觉 安全性的同时， 抵抗轮廓攻击。 本发明的信息 隐 藏(提取)部分根据当前帧的各个宏块的宏块位 置和特征值确定信息嵌入(提取)顺序。 因为信息 嵌入(提取)顺序不受加密模块影响， 所以加解密 部分和信息隐藏提取部分保有良好的可分离性。 本发明可用于多媒体信息安全技术领域， 具体可 用于保护商业视频、 医疗视频等或个人视频通过 公开信道传输或存 储于公共云时的安全和隐私。 权利要求书4页 说明书11页 附图2页 CN 115361563 A 2022.11.18 CN 115361563 A 1.一种H.264加密及密文域信息隐藏方法， 其特征在于， 包括H.264/AVC视频加密步骤 和H.264/A VC视频密文域数据隐藏 步骤： 所述H.264/A VC视频加密步骤， 包括： A1、 定义区域S0为一帧中第一行和第一列的宏块 组成的区域， 定义区域S1为一帧中除了 S0 以外的宏块组成的区域； A2、 定义满足以下条件的函数F： 1.以单个宏块的字段信息为输入， 输出为一个数值， 称 为F值； 2.对于 输入宏块， 加密以及信息隐藏操作不影响输入宏块的F值； A3、 确定加密 密钥Kenc； A4、 对输入H.264文件， 读取每 个帧的字段信息， 并对每 个帧执行以下步骤A41 ‑A43： A41、 对S1中的宏块， 计算S1中所有宏块的F值， 获得表明当前处理帧的宏块位置与F值的 对应关系的F值分布图G， 其中G[y][x]＝F(y， x)表示F值分布图G中第y行第x列的值为帧中第y 行第x列的宏块的F值； A42、 根据加密密钥Kenc生成的伪随机序列， 置乱F值 分布图中S1区域宏块对应的F值的排 列顺序； A43、 根据置乱的F值分布图， 重新排列当前 帧S1区域中各个宏块的位置， 重新排列过程 满足： 1.对于重新排列的所有宏块， 重新排列宏块之后宏块的宏块位置在置乱的F值分布图 中对应的F值与宏块 的F值相同； 2.重新排列宏块前后， 对当前帧S1区域进行光栅扫描， F值 相同的宏块之间的顺序不变； A5、 根据加密后的宏块信息 重编码生成密文H.264视频。 2.根据权利要求1所述的一种H.264加密及密文域信息隐藏方法， 其特征在于， 所述 H.264/AVC视频密文域数据隐藏 步骤， 包括： B1、 对于一帧， 定义区域S0为一帧中第一行和第一列的宏块组成的区域， 定义区域S1为 一帧中除了S0以外的宏块组成的区域； B2、 获取F函数定义， 并确定F值的优先级顺序； B3、 确定嵌入消息比特流； B4、 对输入 的密文域H.264文件， 读取各个帧的信息， 并分别对各个需要进行信息隐藏 的帧执行以下步骤B41 ‑B43： B41、 计算S1中所有宏块的F值； B42、 根据F值的优先级 顺序确定S1中各个宏块进行信息隐藏的宏块顺序， 即拥有较高优 先级F值的宏块进行信息隐藏的顺序在拥有较低优先级F值的宏块之前； 对于F值相同的多 个宏块， 进行信息隐藏的宏块 顺序为光栅扫描顺序； B43、 根据步骤B42确定的信息隐藏 顺序， 对各个宏块进行信息隐藏； B5、 根据信息隐藏后的宏块信息 重编码生成携带隐藏信息的密文域H.264视频。 3.根据权利要求1所述的一种H.264加密及密文域信息隐藏方法， 其特征在于， 还包括 H.264/AVC视频解密步骤， 所述H.264/A VC视频解密步骤 包括： C1、 定义区域S0为一帧中第一行和第一列的宏块 组成的区域， 定义区域S1为一帧中除了 S0 以外的宏块组成的区域；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115361563 A 2C2、 获取F函数定义； C3、 确定解密 密钥Kdec； C4、 对输入H.264文件， 读取各个帧的字段信息， 并分别对各个帧执行以下步骤C41 ‑ C43： C41、 对S1中的宏块， 计算S1中所有宏块的F值， 由此得到表明当前处理帧的宏块位置与F 值的对应关系的F值分布图G， 其 中G[y][x]＝F(y， x)表示F值分布图G中第y行第x列的值为帧 中第y行第x列的宏块的F值； C42、 根据解密密钥Kdec生成的伪随机序列， 逆置乱F值 分布图中S1区域宏块对应的F值的 排列顺序； C43、 根据逆置乱的F值分布图， 重新排列当前 帧S1区域中各个宏块的位置， 重新排列过 程满足： 1.对于重新排列的所有宏块， 重新排列宏块之后宏块的宏块位置在 逆置乱的F值分 布图中对应的F值与宏块的F值相同； 2.重新排列宏块前后， 对当前帧S1区域进行光栅扫描， F值相同的宏块之间的顺序不变； C5、 根据解密后的宏块信息 重编码生成输出H.264视频。 4.根据权利要求2所述的一种H.264加密及密文域信息隐藏方法， 其特征在于， 还包括 H.264/AVC视频数据提取步骤， 所述H.264/A VC视频数据提取步骤 包括： D1、 对于一帧， 定义区域S0为一帧中第一行和第一列的宏块组成的区域， 定义区域S1为 一帧中除了S0以外的宏块组成的区域； D2、 获取F函数定义， 并获取 F值的优先级顺序； D3、 初始化 提取信息比特流 为空； D4、 对输入 的H.264文件， 读取各个帧的信息， 并分别对各个需要进行信息提取的帧执 行以下步骤D41 ‑D43： D41、 计算S1中所有宏块的F值； D42、 根据F值的优先级 顺序确定S1中各个宏块进行信息提取的宏块顺序， 即拥有较高优 先级F值的宏块进行信息提取 的顺序在拥有较低优先级F值的宏块之前； 对于F值相同的多 个宏块， 进行信息提取的宏块 顺序为光栅扫描顺序； D43、 根据步骤D42确定的信息提取顺序， 对各个宏块进行信息提取， 并把提取出的比特 串追加进提取信息比特流； D5、 根据信息提取后的宏块信息 重编码生成输出H.264视频。 5.根据权利 要求1所述的一种H.264加密及密文域信息隐藏方法， 其特征在于， 步骤A42 中置乱的处 理过程为： 根据加密 密钥Kenc确定伪随机数生成器； 初始化F值列表LF， 以光栅扫描顺序扫描 G中S1区域宏块对应的F值， 并将扫描到的F值按 光栅扫描顺序存放入F值列表LF， 得到列表LF＝(F0， F1， F2， ...， Fn)， n为S1中的宏块个数； 使 用伪随机数生成器 生成与LF相同长度的伪随机数序列r＝(s0， s1， s2， ...， sn)， 并对该伪随机 序列进行稳定的排序得到序列r ′＝(s′0， s′1， s′2， ...， s′n)， 记录r′各个元素在原序列r中 的位置， 得到 置乱序列PF＝(p0， p1， p2， ...， pn)； 根据置乱序列PF置乱F值列表LF， 得到置乱后的F值列表L ′F， 即遍历置乱序列PF， 每遍历 到一个位置i， 如果置乱序列PF中第i个元素为pi， 那么置乱后的F值列表L ′F的第i个F值为原权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115361563 A 3