[發明專利]一種基于層間處理的SHVC視頻加密方法

有效

• 申請號: 202010197574.8
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111372083B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 王曉東;張佳青;陳曉愛;章聯軍;吳奇元
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H04N19/30
• 分類號: H04N19/30;H04N19/70;H04N19/467;H04N19/186;H04N19/176
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 鄧青玲;方寧

1.一種基于層間處理的SHVC視頻加密方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、對輸入視頻序列進行下采樣得到低空間分辨率的序列，并將下采樣后得到序列輸入到基本層中，使用HEVC編碼器對基本層輸入的序列進行編碼生成基本層編碼比特流；

步驟2、對基本層編碼比特流進行解碼得到基本層的重構圖像，并對基本層的重構圖像分別進行紋理重采樣、運動域重采樣和顏色映射后生成層間參考圖像；其中，基本層的重構圖像進行顏色映射的具體步驟為：

步驟2-1、對基本層的重構圖像進行顏色映射，得到三個通道的顏色映射系數，記為LutY、LutU和LutV，其中LutY為亮度映射系數，LutU和LutV為兩種不同色度的映射系數；

步驟2-2、分別對步驟2-1中得到的三個通道的顏色映射系數的絕對值進行加密，得到三個通道加密后的顏色映射系數，分別為LutY′、LutU′和LutV′；

步驟2-3、將基本層的重構圖像的YUV顏色空間切割成n1*n2*n3個長方體分區；n1、n2和n3均為整數；

步驟2-4、對于每個長方體分區，根據所述步驟2-2中的三個通道加密后的顏色映射系數計算出增強層顏色空間的映射樣本值；

步驟3、構建增強層的參考圖像列表，并將步驟2得到的層間參考圖像放入增強層的參考圖像列表中，用于增強層的編碼預測；

步驟4、將輸入視頻序列輸入到增強層中，并對輸入視頻序列進行變換和量化，得到量化變換系數，并記錄量化變換單元中4×4大小子塊中包含的16個量化變換系數，記為一組系數組，并使用語法元素對每組系數組中的特征進行描述，其中提取出每一組系數組中的兩個語法元素：非零系數的絕對值余數M和非零系數的符號信息coeff_sign_flag，且對非零系數的絕對值余數M的二值化結果進行加密以及對非零系數的符號信息coeff_sign_flag進行符號數據隱藏，然后對這兩個加密后的語法元素以及每組系數組中剩余的其他語法元素進行熵編碼；

其中，對非零系數的絕對值余數M的二值化結果進行加密的具體步驟為：

步驟4-1、采用截斷萊斯編碼(TR_p)與k階指數哥倫布編碼(EG_k)二值化聯合方法對非零系數的絕對值余數M進行二值化，得到二值化后的結果；具體步驟為：

步驟4-1a、計算出語法元素的前綴值和后綴值；語法元素的前綴值prefix_value和后綴值suffix_value的計算公式為：

prefix_value＝min(cMax,M)

suffix_value＝M-cMax

其中，cMax是截斷萊斯編碼中的截斷值，cMax＝4p，為左移運算，p為萊斯參數；

步驟4-1b、使用截斷萊斯編碼(TR_p)對語法元素的前綴值prefix_value進行編碼得到第一子前綴碼M1與第一子后綴碼N1，使用k階指數哥倫布編碼(EG_k)對語法元素的后綴值suffix_value進行編碼得到第二子前綴碼M2和第二子后綴碼N2，其中，k＝p+1；

步驟4-1c、判斷M是否小于cMax，如是，則轉入步驟4-1d；如否，則非零系數的絕對值余數M二值化的結果由依次按照先后順序排列的第一子前綴碼M1、第二子前綴碼M2和第二子后綴碼N2組成；

步驟4-1d、判斷p是否等于0，如是，則非零系數的絕對值余數M二值化后的結果由第一子前綴碼M1組成；如否，則非零系數的絕對值余數M二值化后的結果由依次按照先后順序排列的第一子前綴碼M1和第一子后綴碼N1組成；

步驟4-2、判斷步驟4-1得到的二值化后的結果中是否有第一子后綴碼N1和/或第二子后綴碼N2，如有，則對存在的第一子后綴碼N1和/或第二子后綴碼N2進行加密，并將加密后的結果替換原第一子后綴碼N1和/或第二子后綴碼N2，重新組成二值化后的結果；如否，則直接輸出二值化后的結果；

對非零系數的符號信息coeff_sign_flag進行符號數據隱藏的具體步驟為：

步驟a、求出一組系數組內所有非零系數的幅值絕對值之和，然后進行奇偶校驗，若和值為偶數，則一組系數組內最后一個非零系數的符號被判為‘+’，即SDH＝1；若和值為奇數，則一組系數組內最后一個非零系數的符號被判為‘-’，即SDH＝0；

步驟b、根據步驟a中最后一個非零系數的兩種不同符號分別對非零系數的符號信息coeff_sign_flag進行不同加密，得到加密后的非零系數的符號信息coeff_sign_flag′；

步驟5：增強層輸入視頻序列經過幀內預測、步驟4中的變換、量化和熵編碼以及通過步驟3中增強層的參考圖像列表實現的幀間預測，得到增強層編碼比特流；

步驟6、將步驟1得到的基本層編碼比特流和步驟5中得到的增強層編碼比特流共同構建成輸入視頻序列編碼后的比特流。