本文介绍北京交通大学李赵红老师团队提出的一种高性能视频隐写算法，相关工作在IEEETransactionsonMultimedia上已经发布了earlyaccess版本，作者为刘金豆、李赵红、蒋兴浩、张珍珍：

J.Liu,Z.Li,X.JiangandZ.Zhang,"Ahigh-performanceCNN-appliedHEVCsteganographybasedondiamond-codedPUpartitionmodes,"inIEEETransactionsonMultimedia,doi:10./TMM...

隐写技术是用于秘密通信的一种方式，随着人们越来越青睐于视频形式的信息交流，以视频为载体的信息隐藏技术将在版权保护、军事通信等领域有巨大的应用需求。作者针对HEVC（HighEfficiencyVideoCoding，HEVC）视频展开研究，以PU（PredictUnit，PU）划分模式为载体设计了一种高性能视频隐写算法。

本研究工作以P帧的8×8和16×16CU（CodingUnit，CU）中的PU划分模式为载体嵌入需要传递的秘密信息，并且通过菱形编码技术有效地提升有限种类的PU对信息的表达能力，最终能在一个8×8和16×16的CU中分别嵌入1.79比特和2.32比特的二进制信息。与目前最新和经典的HEVC视频隐写算法相比，所提出的隐写算法在极大地提高了嵌入容量的同时对压缩视频的视觉质量和比特率的影响均控制在一个较低的程度。

信息嵌入通常会改动HEVC原本选定的最优压缩参数，造成压缩视频视觉质量的下降和比特率的上升。并且嵌入信息越多，造成的不利影响就越大。为了解决视频信息隐藏算法中的这一基本问题，作者设计了合理的卷积神经网络（ConvolutionalNeuralNetwork，CNN），用CNN替换I帧的环路滤波器，以此更好的改善压缩后图像的重建质量。与原始HEVC中的环路滤波器相比，CNN的处理过程不需要消耗任何比特，减少了压缩后码流的体积。I帧是视频编码的关键帧，是P帧压缩时的参考图像。仅在I帧中使用CNN不仅不会影响隐写算法的信息嵌入容量，而且P帧图像的压缩质量也会因为参考帧质量的改善而得到提升。

本研究工作的创新有两点。第一，巧妙的利用菱形编码增强有限PU划分模式对隐秘信息的表达能力，有效提升了隐写算法的嵌入容量。第二，首次将深度学习技术引入到信息隐藏领域，有效的改善了嵌入容量、压缩视频的视觉质量、比特率三者之间的基本矛盾。

表1给出了不同类型的隐写算法的嵌入容量和信息嵌入造成的PSNR变化情况，表中用粗体标记的数据代表在该实验条件下表现最好的方法，下划线标记的数据代表次佳。图1展示了不同隐写方法的比特率增长情况。以上对比实验结果表明，与目前经典的几种隐写算法相比，作者提出的隐写算法具有较高的信息嵌入容量，并且隐写对压缩视频的的视觉质量和比特率的影响较小。

表1不同类型的隐写算法的比较

图1不同类型隐写算法的BRI

[7]Y.Liu,S.Liu,H.ZhaoandS.Liu,"Anewdatahidingmethodforh./hevcvideostreamswithoutintra-framedistortiondrift,"MultimediaToolsandApplications,vol.78,no.6,pp.–,.

[18]Y.Yang,Z.Li,W.Xie,andZ.Zhang,"HighcapacityandmultilevelinformationhidingalgorithmbasedonpupartitionmodesforHEVCvideos,"MultimediaToolsandApplications,vol.78,no.7,pp.-,.

[19]Z.Li,L.Meng,X.Jiang,andZ.Li,"Highcapacityhevcvideohidingalgorithmbasedonemdcodedpupartitionmodes,"Symmetry,vol.11,no.8,p.,.

[42]Y.Dong,T.Sun,andX.Jiang,"Ahighcapacityhevcsteganographicalgorithmusingintrapredictionmodesinmulti-sizedpredictionblocks,"InternationalWorkshoponDigitalWatermarking,pp.–,.

[43]T.Shanableh,"Dataembeddinginhighefficiencyvideocoding(HEVC)videosbymodifyingthepartitioningofcodingunits,"ImageProcessing,IET,.

供稿：北京交通大学李赵红

编辑：北京交通大学李晓龙