[發明專利]一種基于CAVLC編碼的H.264/AVC視頻格式兼容加密方法

有效

• 申請號: 201711174801.X
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107911715B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 鄭培嘉;郭劍艇;黃繼武
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04N21/2347
• 分類號: H04N21/2347;H04N21/4405;H04N21/4408;H04N19/13;H04N19/167;H04N19/176;H04N19/159;H04L9/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明提供一種基于CAVLC編碼的H.264/AVC視頻格式兼容加密方法，該方法直接對壓縮碼流進行處理，先根據視頻的分塊信息對其進行分組，對其中的興趣塊和隨機塊進行加密，作為附加信息置于碼流末尾，再部分加密剩余塊中的數據，將其組織成一個新的分辨率稍小的視頻；加上附加信息，得到加密碼流。該方法加密了視頻的時域、空域以及結構信息，減少了邊信息泄漏，加強了對視頻內容的保護。本發明方法能夠為感興趣區域提供專門的保護，能適應于不同的應用場景，同時，也保留了對加密視頻進行檢測處理的能力，可以為視頻監控系統、云存儲等應用提供幫助。

技術領域

本發明涉及多媒體信息安全領域，更具體地，涉及一種基于CAVLC編碼的H.264/AVC視頻格式兼容加密方法。

背景技術

近年來，隨著多媒體技術的發展，人們對于視頻內容、隱私保護的相關技術越來越重視。相對于圖片數據，視頻數據具有體積大，圖像幀之間相關性強等特點。通常來說，視頻都是經過壓縮編碼，以方便存儲和傳輸。這就使得視頻上的加密技術與普通的加密技術有所不同，例如，通常在加密視頻內容的同時，要保持其格式兼容性。如何兼顧安全性、格式兼容以及應用場景的其他需求，是視頻加密技術一個挑戰。

對于壓縮視頻碼流來說，現有方法主要針對視頻碼流中的空域、時域相關參數進行加密。但如果從安全性的角度來考慮，這樣的算法都存在著隱私泄露的風險。特別地，經過加密的媒體數據本身結構與加密前沒有太大的區別。媒體數據自身的結構(塊順序、幀順序等)附帶了大量的邊信息。這些未加密的結構信息，很有可能導致隱私泄露。由于經過壓縮編碼的媒體數據結構復雜，前后文往往具有高度相關性，并且不同的媒體數據格式所使用的編碼標準不盡相同；同時，還需要考慮編碼效率、加密時間等問題，對媒體數據的結構信息進行加密是一項艱巨的任務。加密空域、時域相關參數，提供了一種全局的輕量級保護；它不能滿足不同應用場景對于感興趣區域進行可控的調整，以及專門的局部保護的需求。此外，加密的視頻往往用于云存儲系統等場景，需要保留對加密視頻一定的處理能力。

基于CAVLC編碼的H.264/AVC視頻格式兼容加密方法，根據CAVLC編碼的特點，加密了H.264/AVC視頻的時域、空域參數以及結構信息；同時，為感興趣區域提供了專門的保護，提高了加密算法對隱私內容的保護能力；它也保留了對加密視頻進行檢測處理的能力，兼顧了視頻處理與視頻內容保護的兩種需求。

發明內容

本發明提供一種基于CAVLC編碼的H.264/AVC視頻格式兼容加密方法，該方法能夠高效的對CAVLC編碼的H.264/AVC編碼的視頻進行加密。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：

一種H.264/AVC視頻格式兼容加密方法，包括以下步驟：

S1：根據碼流中分塊信息，對視頻進行分組；

S2：將感興趣塊、隨機選擇塊分別進行加密；

S3：對剩余塊使用部分加密；

S4：將S3生成的部分加密塊組織為格式兼容的加密視頻碼流，其后是S2生成的加密塊打包成的NALU。

進一步地，所述步驟S1的具體過程是：

S11：定位出視頻中屬于感興趣區域的塊位置，將這些塊記為感興趣塊R，R中用Mp₁記錄位置信息；

S12：隨機選擇一些塊，記為隨機選擇塊S。在S中，使用Mp₂記錄位置信息。特別地，S中用skip塊替代相應的R中的感興趣塊；

S13：剩余塊記為O。

進一步地，所述步驟S2的具體過程是：

S21：利用AES-CFB對R中的所有比特進行加密；