[發明專利]基于H.264/AVC視頻編碼特性的選擇性加密方法

在審

• 申請號: 201910356798.6
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110071795A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 胡知權;汪烈軍;韓青青
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;H04L9/08;H04N19/174;H04N19/46;H04N19/70
• 代理公司: 濟南鼎信專利商標代理事務所(普通合伙) 37245
• 代理人: 初敏敏

本發明公開了基于H.264/AVC視頻編碼特性的選擇性加密方法，主要涉及移動通信視頻加密領域。包括步驟一：對視頻數據進行編碼分片；步驟二：片特征參數提??；步驟三：動態密鑰生成；步驟四：利用動態秘鑰對片特征參數進行加密；步驟五：對加密后的視頻效果進行分析。本發明的有益效果在于：它能夠很好的保護視頻序列中的隱私信息，以片為單位進行加密，片與片之間相互獨立，即使有一個片被破解也不會影響其它片的信息，加密之后的視頻序列沒有比特增加，符合原有的視頻序列格式。

技術領域

本發明涉及移動通信技術視頻加密領域，具體是基于H.264/AVC視頻編碼特性的選擇性加密方法。

背景技術

我們都知道多媒體加密一般分為完全加密和選擇性加密，兩種加密算法各有優缺點。完全加密通常適用于要加密的數據量小，所需的安全性高的情況；而選擇性加密適用于數據量大，實時性要求高的情況。由于多媒體數據量大，加密是一個非常耗時的過程，因此科研人根據加密的語義元素的不同，提出了許多視頻加密算法；

如通過加擾幀內編碼宏塊的幀內預測模式(IPM)來加密視頻，通過在IPM上使用按位XOR(異或)運算來執行加密；Khlif等人提出了加密每個MB的當前MV的符號，然而S.Lian等人提出的方案不僅加密幀內預測模式而且加密運動矢量差(MVD)，之后S.Lian等人建議加密幀內預測模式，運動矢量差和殘差系數，T.Shi等人提出加密其它參數，例如：加密序列參數集和圖像參數集；Jiang J等人通過分析現有加密算法的感知性能，明文加擾空間和密鑰安全性，然后通過考慮密鑰分發和同步，提出了另外一種加密算法，該加密算法選擇所有的IPM作為明文，采用密鑰控制的循環序列對Intra4×4的IPM進行兩次加密，同時選擇混沌隨機序列作為密鑰，提高了算法安全性，降低了計算成本；Sbiaa F等人提出了一種加密系統，該系統將量化步驟之后產生的AC和DC系數加密然后編碼以便實現加密壓縮視頻；KhlifN等人提出了一種基于混沌的加密壓縮方案，該方案使用具有兩個不同密鑰的混沌函數來生成兩個可更新的密鑰流，第一個用于加密操作，另一個用于決定是否加密，該方案將加密和解密過程分別插入壓縮和解壓縮過程中。加密過程中加密的語義元素是：幀內(I)和幀間(P)預測幀的非零量化系數，幀間預測幀的運動矢量(MV)差的符號和幀內預測塊的幀內預測模式；Asghar M N等人提出了一種新型的密碼分析方法，實驗表明在每個片中只加密幾個MVD，就能實現視頻模糊。

經過分析上述研究，傳統的視頻加密的加密密鑰固定，嚴重影響加密的安全性，對視頻采用完全加密則嚴重影響加密效率，對單一或某些語義加密安全性不高，并且多數加密會影響編碼碼流。

發明內容

本發明的目的在于提供基于H.264/AVC視頻編碼特性的選擇性加密方法，它能夠很好的保護視頻序列中的隱私信息，以片為單位進行加密，片與片之間相互獨立，即使有一個片被破解也不會影響其它片的信息，加密之后的視頻序列沒有比特增加，符合原有的視頻序列格式。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

基于H.264/AVC視頻編碼特性的選擇性加密方法，包括：

步驟一：對視頻數據進行編碼分片；

步驟二：片特征參數提??；

步驟三：動態密鑰生成；

步驟四：利用動態秘鑰對片特征參數進行加密；

步驟五：對加密后的視頻效果進行分析。

進一步的，所述步驟一中對視頻數據進行編碼分片是利用視頻H.264編碼本身攜帶的分片功能，在H.264視頻編碼結構中，編碼后的視頻由視頻序列組成的，而視頻序列又由一幀幀圖像組成，一幀圖像由一個片或多個片組成，一個片由一個或多個宏塊組成，一個宏塊由16×16的yuv數據組成，其中每個片之間是相互獨立的，片的主要目的是為了限制誤碼的擴散與傳播。