信息是一种重要的战略资源,信息安全事关国家稳定发展大局。作为信息安全领域的重要研究方向,隐写与隐写分析受到的关注与日俱增。隐写能够保障信息的可靠传输,然而其非法应用又会带来严重的安全隐患。隐写分析是隐写的对抗技术,它可以有效识别隐写行为,对于加强信息监管、获取有价值情报、维护国家安全具有实际意义。隐写与隐写分析既相互对立又相互依存,为了全方位地保障信息安全,迫切需要研究并创新隐写与隐写分析两方面的技术。传统的隐写与隐写分析主要集中在以数字图像为载体的研究,而基于数字视频的隐写与隐写分析研究尚处于初级阶段。在当今数字化时代,数字视频具有来源广、容量大、伪装性强的特点,它既是隐写的优良载体,也是隐写分析需要防范的重点对象。因此,研究基于数字视频的隐写与隐写分析符合信息安全的需求,具有重要的学术意义和应用价值。数字视频在结构与编码上的复杂性使隐写与隐写分析的研究与应用面临诸多挑战。在视频隐写方面,视频具有种类各异的嵌入域,然而现有的视频隐写方法仅使用单个嵌入域用来隐藏秘密信息,无法充分利用视频的隐藏空间。在视频隐写分析方面,繁杂的视频编码过程、单一的统计特征以及有限的嵌入域先验知识,更是给实际的隐写分析检测带来困难。本文针对视频隐写与隐写分析的发展和应用需求,围绕视频隐写安全性和隐写分析特征构造等方面存在的问题,重点研究多域视频隐写嵌入策略、运动矢量域隐写分析特征设计以及多域视频隐写分析通用检测等内容,提出一系列视频隐写与隐写分析关键技术与方法。具体研究工作包括以下四个方面:1)基于多嵌入域的视频隐写方法。针对视频载体的多个嵌入域无法同时利用的问题,本文提出基于分割模式和运动矢量的多域视频隐写方法。为了避免多个嵌入域之间的相互干扰,本文设计两种多域隐写嵌入策略,分别是多域顺序嵌入策略和多域同时嵌入策略。其中多域顺序嵌入策略根据分割模式和运动矢量的单向决定关系,分别在分割模式域和运动矢量域依次进行嵌入。多域同时嵌入策略通过嵌入域映射和调节隐写失真代价,使两个相关联的嵌入域变得相互独立。两种多域隐写嵌入策略都能消除不同嵌入域之间的相互影响,提高了隐写安全性,增加了隐写容量。2)基于广义局部最优性的运动矢量域视频隐写分析方法。针对视频的编码特性在隐写分析中的应用问题,本文提出利用运动矢量域的广义局部最优性来构造隐写分析特征。运动矢量域的隐写嵌入破坏了运动矢量的局部最优性,局部最优性的准确估计对于特征设计至关重要。本文对传统的局部最优性做了两方面的扩展。首先,根据嵌入修改对相邻运动矢量的影响,把运动矢量的局部最优性估计从预测运动矢量的静止状态下推广到动态状态下。其次,根据预测运动矢量的修改模式,把运动矢量的局部最优性推广到预测运动矢量的局部最优性。基于两种广义局部最优性构造的隐写分析特征能够更加精准地反映隐写嵌入带来的变化,增加了统计多样性,显著提高了隐写分析的检测精度。3)基于联合校准特征的运动矢量域视频隐写分析方法。针对视频隐写分析特征的统计信息不够丰富的问题,本文联合邻域最优性和运动矢量残差分布两方面的统计特性,并结合校准的方式来构造隐写分析特征。首先,为消除量化失真对编码最优性的干扰,提出利用分割模式来衡量量化失真,并结合运动矢量的邻域最优性,构造基于分割的邻域最优概率特征。其次,使用运动矢量残差代替传统的相邻运动矢量差值,根据运动矢量残差的内部和外部统计特性构造共生矩阵特征。最后,利用运动矢量在窗口区域内的最优性来恢复原始的运动矢量,提出基于窗口最优性的运动矢量校准方法。基于联合校准特征的视频隐写分析方法具有较强的检测能力,能够适用于各种视频编码条件。4)基于运动矢量一致性的多域视频隐写分析方法。针对视频的多个嵌入域难以实现通用检测的问题,本文提出一种面向分割模式域和运动矢量域的通用视频隐写分析方法。载体视频中宏块的多个子块的运动矢量往往具有不同的数值,而无论是分割模式域还是运动矢量域的隐写嵌入,都是使得这些子块的运动矢量在数值上趋于一致。根据这个现象,本文提出运动矢量一致性的概念,并构造基于运动矢量一致性的隐写分析特征。该特征能够同时检测分割模式域和运动矢量域的视频隐写,具有检测精度高、鲁棒性强、复杂度低的特点。