信息隐藏是指把秘密信息嵌入在数字化文本、图像、音频和视频等载体,以不被察觉的方式,达到隐秘通信的目的。数字视频具有数据量大的特点,通常编码后进行存储和传输。因此,结合视频编码过程和标准进行信息隐藏,是视频信息隐藏的主流技术。HEVC是专门为高清和超高清视频编码推出的最新视频编码国际标准。结合HEVC编码标准的视频信息隐藏是信息隐藏领域的前沿课题。信息隐藏既要保证信息隐藏带来的视觉失真尽量小,还要考虑信息嵌入带来的比特率增加。HEVC仍然采用与MPEG-x、H.26x类似的混合编码框架,但是引入了一些新的编码特征工具。本文结合HEVC视频编码工具的特点,设计具有高视频质量和低码率增加的信息隐藏方法,主要工作和创新点如下:第一、结合HEVC的特色编码技术SDH,提出了一种基于视频编码器率失真优化的HEVC信息隐藏方案。SDH本身是一种数据隐藏方法,也是HEVC编码器的特色技术之一。SDH通过将量化变换系数增减1,达到隐藏符号比特的目的。本文结合SDH技术,将秘密信息嵌入在I帧绝对值最大的亮度系数的奇偶性中。因为嵌入操作和SDH符号隐藏过程融合,减少了系数修改的次数。此外,嵌入位置位于率失真(RDO)重建环内,也就是嵌入过程直接参与了最优预测模式的选择,编码端选择出失真和比特数代价最小的预测模式进行编码输出,从而保证信息隐藏后的视频质量。实验结果表明,提出的方法在视频质量损失和比特率增长都比较小的前提下,具有可观的嵌入容量,嵌入率达到40%以上。第二、针对码率敏感的视频应用需求,通过引入“恒比特信息替换位”的概念,提出了一种基于CABAC的零比特增加HEVC视频信息隐藏算法。大多数视频信息隐藏算法在嵌入信息的同时,会引起较大比特率的增加。通过分析HEVC熵编码方法CABAC在语法元素及其编码细节上的特点,引入“恒比特信息替换位”的概念。HEVC在编码运动矢量残差(MVD)时存在大量的“恒比特信息替换位”,为此设计了一种MVD编码码字保留和替换规则,实现大容量的HEVC视频隐藏算法。信息隐藏是通过修改替换位比特进行的,在熵编码阶段完成。因此,信息嵌入时无需完全解码或者RDO等复杂的计算过程,且不会引起比特率的增加。多个视频序列的实验结果验证了提出的HEVC视频信息隐藏算法的有效性。