[發明專利]基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法

有效

• 申請號: 201710346573.3
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107172429B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 劉光軍
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: H04N19/30
• 分類號: H04N19/30;H04N19/34;H04N19/46;H04N21/6334
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 成丹

1.基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1：信源為各數據層配置不同的保護密鑰，并且給第c層視頻質量的訂閱用戶接收端分發第1層至第c層的保護密鑰k₁,k₂,…,k_c，其中1≤c≤L，其中L為數據層的總層數；

步驟2：信源視頻數據被分割編碼為一個圖像組GOP序列，每個GOP被分割為多個數據層，每層中空余位填充相應的冗余零數據塊；

步驟3：對于每個GOP，信源利用步驟1中的保護密鑰生成各層編碼信息，分別對每個GOP中各層進行安全編碼；

步驟4：信源將步驟3編碼后的GOP數據包利用網絡編碼傳輸的方法發送到接收端；

步驟5：根據訂閱的視頻質量服務等級，接收端利用網絡編碼解碼規則對收到的GOP數據包進行譯碼，連續地恢復步驟4中封裝的從基礎層到訂閱質量層數據，進而執行逐層逆迭代和層隨機化逆操作來完成不同用戶訂購數據層的解密。

2.根據權利要求1所述的基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法，其特征在于，所述步驟2中：

每個GOP被編碼為L層，第1層為基礎層、其余L-1層為增強層；從第1層到第L層，各層數據的傳輸優先級逐層降低；

每個GOP中第j層視頻數據量由r_j表示，第j層視頻數據被分為l_j塊，則每塊包含n_j＝r_j/ql_j個編碼域F_q上的字符，除了l_j個數據塊之外，第j層空余位需填充l_L-l_j個冗余零數據塊，其中，j＝1,2,…,L；

每個GOP中各層數據塊數量滿足l₁＜l₂＜...＜l_L且l₁＞1；

各層數據將根據傳輸優先等級從第1層至最高層第L層按列降序排列，組成初始編碼數據結構。

3.根據權利要求2所述的基于網絡編碼的可分級視頻流加密方法，其特征在于，所述步驟3具體為：

步驟3.1：層塊部分隨機化：對于第i層，i依次取1,2,…,L，第i層的信源消息字符被分割編碼成l_i個數據塊，數據塊中的字符個數為n_i，這些數據塊組成編碼域F_q上維數為l_i×n_i的矩陣M_i，對該層的數據塊部分隨機化過程如下：

步驟3.1.1：利用第i層保護密鑰k_i和隨機數生成器G₁產生t_i×n_i個編碼域F_q上的隨機數，其中t_i＜l_i，構造維數為t_i×n_i的隨機矩陣H_i和維數為l_i×n_i的矩陣N_i，其中N_i的前t_i行取自矩陣H_i，后l_i-t_i行元素均為零；

步驟3.1.2：計算數據隨機化結果D_i＝M_i+N_i；

步驟3.2：逐層迭代編碼：從最高層到基礎層，按逆序進行迭代變換，依次對相鄰的兩個層進行編碼域F_q上的線性隨機組合，具體為：

步驟3.2.1：對最高層，利用第L層保護密鑰k_L和隨機數生成器G₂產生個編碼域F_q上的非零隨機數，排列構造l_L階滿秩矩陣R_L，然后計算C_L＝R_L·D_L；

步驟3.2.2：對第i層，其中，i依次取L-1,L-2,…,1，信源利用第i層保護密鑰k_i和隨機數生成器G₂產生個編碼域F_q上的非零隨機數，排列構造l_i階滿秩矩陣R_i，然后計算其中表示視頻數據承載矩陣C_i+1的前l_i行，而