[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

一種基于層間處理的SHVC視頻加密方法，包括對輸入視頻序列進行處理生成基本層比特流；根據基本層生成層間參考圖像時對顏色映射系數進行加密；然后執行增強層編碼：對輸入視頻序列進行變換和量化，且對每一組系數組中兩個加密后的語法元素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；最后輸入視頻序列經過幀內預測、變換、量化和熵編碼以及通過層間參考圖像實現的幀間預測，得到增強層比特流；基本層比特流和增強層比特流共同構成輸入視頻序列編碼后的比特流。通過層間顏色映射系數加密手段實現了視頻質量的大幅度降低；且聯合對增強層中的兩個語法元素進行加密，對SHVC的壓縮比影響較小。

技術領域

本發明涉及視頻加密領域，特別涉及一種基于層間處理的SHVC視頻加密方法。

背景技術

隨著新興技術的發展，數字視頻數量的不斷增加與擴展，隨之也出現了許多版權盜取的問題，視頻的隱私和安全問題在諸如付費電視、視頻會議、軍事機密等許多領域變得越來越苛刻。作為一種有效的保護方法，視頻加密可以有效地防止視頻內容被盜，為用戶提供機密性和完整性。HEVC可伸縮擴展版本(scalable extensions of the HEVC，SHVC)是在高性能視頻編碼(High Efficiency Video Coding，H.265/HEVC)的基礎上提出的新一代視頻壓縮編碼標準。SHVC支持的可伸縮特性、兼容性以及壓縮率均優于可伸縮視頻編碼(scalable video coding，SVC)，具有重大的研究和應用價值。與之前的標準相比，可伸縮性能可以解決單層視頻結構僅支持單一視頻尺寸、比特率和幀率的問題，適應于異構型網絡和多樣終端，它可以根據不同的網絡特性、終端設備和用戶需求進行動態的結構調整。新一代編碼標準HEVC及其擴展的SHVC在實現高壓縮效率時犧牲了編碼時間和成本，這導致編碼復雜性增加，這對實際應用的硬件設備提出了更高性能的要求。如何在時間及成本增加程度可忽略不計的條件下對SHVC編碼過程進行加密成為新編碼方式的研究方向之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種符合SHVC碼流格式且大幅降低視頻質量的基于層間處理的SHVC視頻加密方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：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；