高效视频隐写与区块链在高校思政教育中的应用

### 高效视频隐写与区块链在高校思政教育中的应用 #### 高效视频隐写方法 在视频处理领域，一种基于 HEVC 的高效视频隐写方法备受关注。该方法涉及多个关键技术点，下面为你详细介绍。 ##### 1. 相关概念 - **帧内预测**：在 HEVC 中，每个 4×4 块有 33 种角度预测模式（模式 2 - 34），使用与所选最优预测模式对应的预测公式进行预测。 - **帧内失真漂移**：嵌入当前块不仅会导致当前块失真，还会引起相邻块失真。例如，假设当前预测块为 \(B_{i,j}\)，其每个样本是预测值和残差值之和。由于预测值使用相邻块的样本计算，\(B_{i - 1,j - 1}\)、\(B_{i,j - 1}\)、\(B_{i - 1,j}\) 和 \(B_{i - 1,j + 1}\) 块中的嵌入误差会因帧内预测传播到 \(B_{i,j}\)。为方便描述，对当前块相邻的 4×4 块进行了定义，如右块、下块、左下块、右下块和右上块，嵌入误差会通过边界像素传递到这五个相邻块。 - **矩阵编码**：矩阵编码是一种选择具有特定功能的特定载体，在修改较少载体的情况下嵌入更多信息的方法。该方法由 Crandall 首次提出，嵌入效率是数据隐藏算法的一个指标，表示嵌入比特与修改比特的比率。此方法采用 (1, 2, 3) 矩阵编码模式，需要三个位置嵌入秘密信息，修改一位可嵌入两位秘密信息。例如，有三个位置 \(a_1\)、\(a_2\) 和 \(a_3\) 用于嵌入秘密信息，\(a_1 ⊕ a_3\)（⊕ 表示异或运算）表示秘密信息位 \(w_1\)，\(a_2 ⊕ a_3\) 表示秘密信息位 \(w_2\)。根据不同的匹配情况进行相应修改，以实现信息嵌入。在实际操作中，将偶数视为 0，奇数视为 1。 ##### 2. 算法流程 - **嵌入过程** - **防止失真漂移的条件**：提出了两个条件来防止失真漂移。条件 1 为右模式 ∈{2 - 25}，右下模式 ∈{11 - 25}，右上模式 ∈{2 - 9}；条件 2 为左下模式 ∈{27 - 34}，下模式 ∈{11 - 34}。如果当前块满足条件 1，在后续帧内预测中不应改变最后一列的像素值；满足条件 2，则不应改变最后一行的像素值；若同时满足两个条件，当前块不应嵌入；若两个条件都不满足，虽不会发生失真漂移，但本文不讨论这种情况，当前块也不应嵌入。 - **多系数**：为满足上述条件，提出了两组多系数。VS（垂直集）适用于条件 1，HS（水平集）适用于条件 2。例如，在 4×4 QDST 块中，对系数进行特定修改不会改变最后一列或最后一行的像素值。 - **信息嵌入**：假设 \( \begin{pmatrix} a_0 & a_1 & a_2 & a_3 \\ a_4 & a_5 & a_6 & a_7 \\ a_8 & a_9 & a_{10} & a_{11} \\ a_{12} & a_{13} & a_{14} & a_{15} \end{pmatrix} \) 是要嵌入的 4×4 QDST 系数矩阵。若满足条件 1，使用 \(a_0\)、\(a_4\)、\(a_8\) 和 \(a_{12}\) 嵌入秘密信息；若满足条件 2，使用 \(a_0\)、\(a_1\)、\(a_2\) 和 \(a_3\) 嵌入。以适用于条件 2 的 \(a_0\)、\(a_1\)、\(a_2\) 为例，根据不同的异或匹配情况进行相应修改，使用矩阵编码技术，嵌入 2 位秘密信息最多只需修改 3 个系数，而传统逐行嵌入方法最多需修改 6 个系数。系数 \(a_3\) 会与下一个可嵌入块的前两个嵌入系数组合嵌入 2 位秘密信息。具体嵌入流程如下： ```mermaid g ```