[發明專利]一種用于抵抗輪廓攻擊的視頻加密方法

有效

• 申請號: 201910976296.3
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110677694B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 何軍輝;趙揚
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04N21/2347
• 分類號: H04N21/2347;H04N21/4408;H04N21/266;H04N19/46;H04N19/70;H04N19/176;H04N19/625;H04N19/88
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳宏升

1.一種用于抵抗輪廓攻擊的視頻加密方法，其特征在于，包括：

S1，接收待加密的視頻，對所述視頻的比特流進行解碼；

S2，獲取解碼后的每一幀視頻圖像的語法元素；

S3，對當前幀的幀類型進行判斷；

S4，根據當前幀的幀類型從所述語法元素中提取與幀內容相關的參數；

S5，選擇混沌映射函數f和對應的初始條件Ψ，得到初始混沌映射f(Ψ)，其中初始條件Ψ作為種子密鑰，再根據提取與幀內容相關的參數以及種子密鑰生成自適應的加密密鑰，作為與當前幀內容相關的混沌映射；

S6，將當前幀的宏塊劃分為四個區域，每個區域內的宏塊分別組成一維的宏塊序列；

S7，利用與當前幀內容相關的混沌映射將宏塊序列置亂；

S8，使用二維邏輯正弦耦合映射2D-LSCM生成與當前幀非零DCT系數個數相等的混沌序列，將所述混沌序列和非零DCT系數的符號位進行異或運算加密；

S9，對待加密視頻中經加密操作改變的宏塊的語法元素進行部分重編碼，得到加密的視頻比特流，完成加密；

步驟S3判斷若當前幀的幀類型為I幀：

步驟S4中的從所述語法元素中提取與幀內容相關的參數具體為：S41，從所述語法元素中提取非零DCT系數的統計特征C、當前幀的幀序號F以及宏塊數P，p_j表示一幀中I宏塊中prev_intra4×4_pred_mode標志位為1的4×4子塊數量為j(j＝0，1，...，16)的I宏塊數，所有的p_j組成宏塊數P；步驟S5具體為：S51，選擇混沌映射函數f，并選定初始條件Ψ作為種子密鑰K，K＝Ψ，得到初始混沌映射f(Ψ)，再根據非零DCT系數的統計特征C、當前幀的幀序號F、宏塊數P以及種子密鑰K生成自適應的加密密鑰K_f，作為與當前幀內容相關的混沌映射f(C，F，P|Ψ)；

步驟S6具體為：S61，將當前幀的宏塊劃分為四個區域，每個區域內的宏塊分別組成一維的宏塊序列S₀，S₁，S₂和S₃；

步驟S7具體為：S711，利用所述與當前幀內容相關的混沌映射f(C，F，P|Ψ)對宏塊序列S₁進行混沌迭代，生成長度與宏塊序列S₁的元素個數相等的混沌序列；對所述混沌序列的元素按照大小進行排序，記錄已排序序列中的隨機數在原始序列中的位置，將所有的位置數形成一個新序列；

步驟S711中的利用所述與當前幀內容相關的混沌映射f(C，F，P|Ψ)對宏塊序列S₁進行混沌迭代，生成長度與宏塊序列S₁的元素個數相等的混沌序列為(0.894，0.351，0.601，0.282，0.531)，排序之后變為(0.282，0.351，0.531，0.601，0.894)，該已排序序列的隨機數在原始序列中的位置依次是(4，2，5，3，1)，(4，2，5，3，1)為所生成的新序列；

S712，利用所述新序列分別對S₁內部的宏塊置亂；

所述宏塊置亂為第一次取出第4個位置上的宏塊，第二次取出第2個位置上的宏塊，第三次取出第5個位置上的宏塊，第四次取出第3個位置上的宏塊，直至最后取出第1個位置上的宏塊；

S713，重復執行步驟S711-S712，完成對S₂和S₃的宏塊置亂；

所述步驟S51中的再根據所述非零DCT系數的統計特征C、當前幀的幀序號F、宏塊數P以及種子密鑰K生成自適應的加密密鑰K_f包括：

接收用戶輸入的大小為256比特的種子密鑰K，K＝Ψ，將所述非零DCT系數的統計特征C、當前幀的幀序號F和宏塊數P輸入SHA3-256哈希函數，得到256比特的哈希值，將所述哈希值和種子密鑰K進行異或運算，得到密鑰K_f；

其中，

根據密鑰K_f＝(b₁b₂...b₂₅₆)₂，兩組初始狀態和進行兩輪排列，所述兩輪排列具體生成方法如下：

采用二維邏輯正弦耦合映射2D-LSCM：

生成混沌序列目標序列Si，i＝0，1，2，3，S_iε{S₀，S₁，S₂，S₃}使用該混沌序列進行隨機排列，從該隨機排列后的混沌序列中提取對重新排列后的序列為P為根據X值的排列操作，其中x_t+i1≤x_t+i2≤...≤x_t+iL；

在所述步驟S8中的將所述混沌序列和非零DCT系數的符號位進行異或運算加密的方式包括：

(a)若混沌序列中當前的隨機數大于0.5且非零DCT系數大于0，則非零DCT系數取值為其絕對值的負數；

(b)若混沌序列中當前的隨機數小于等于0.5且非零DCT系數小于0，則非零DCT系數取值為其絕對值的負數；

(c)除去(a)和(b)的其余情況非零DCT系數取值為其絕對值。