[發明專利]基于CABAC的質量可控的H.264視頻感知加密算法

有效

• 申請號: 201410485972.4
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104301727B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 柏森;郭雨;朱桂斌;季曉勇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍重慶通信學院
• 主分類號: H04N19/13
• 分類號: H04N19/13;H04N19/70;H04N19/176;H04N19/46
• 代理公司: 重慶志合專利事務所(普通合伙)50210
• 代理人: 胡榮琿

1.基于CABAC的質量可控的H.264視頻感知加密算法，其特征在于按照以下步驟進行：

步驟1：密鑰的生成和分配，利用2D超混沌系統生成流密碼加密I幀、P幀和B幀相應的語法元素，并控制宏塊的選擇；

其中密鑰的生成方法是，采用下列公式(3)

根據初始密鑰x和y，用步長為0.001的Runge-Kutta方法迭代2D超混沌系統N次，得到兩個實數序列x_i和y_i(1≤i≤N)，其中N＝加密幀數χ每幀宏塊數目，QCIF視頻的宏塊數目為99；為了得到隨機性能更好的序列，保留生成的混沌序列的小數部分并刪除整數部分，利用公式(4)使用小數部分生成密鑰序列K＝{k₁,k₂,…,k_N×4}，

其中和分別表示對x_i和y_i下取整向下取整，序列{k_4(i-1)+1|i＝1,2,…,N}是加密宏塊MVD符號的子密鑰；

密鑰的分配：

根據加密的語法元素，將流密鑰K分為四個部分，分別用于質量控制時選擇加密宏塊、加密MVD符號位，加密NC和significant_coeff_flag；具體如下，

①將流密鑰序列K每四個為一組進行分組，分組方法如公式(5)所示，

其中

②令L_l的第一個數值作為加密每個宏塊的MVD符號的子密鑰，其MVD的子密鑰序列MVD_key如公式(6)所示，

③令L_l的第一個數值和第二個數值用于在質量控制時確定當前宏塊是否加密，如公式(7)所示，

其中enc_num＝0表示對當前宏塊不加密，enc_num＝1表示對當前宏塊加密；num是當前宏塊的序號；i＝1,2,…,N；

④L_l即做為加密一個宏塊的NC的子密鑰序列NC_key，也做為加密significant_coeff_flag語法元素的子密鑰序列SCF_key，如公式(8)所示；

步驟2：加密視頻質量控制，根據質量因子計算出需加密宏塊的數目、選擇需加密的宏塊，并對MVD加密進行補償

其中，使用一個質量因子p∈[0,1]控制加密后視頻的擾亂程度，使用p控制每幀加密宏塊的數目，設一幀宏塊數目為MB_all，則所需加密宏塊的數目為MB_enc＝p×MB_all，結合公式(9)，判定當前序號為num的宏塊MB_num是否需要加密，如公式(9)所示，

其中MB_num＝0表示不加密，否則表示加密；

步驟3：語法元素significant_coeff_flag加密，使解碼器無法判斷當前系數是否為非零系數NC，無法精確重構殘差圖像。