[發明專利]一種基于國密算法和可逆隱寫術的視頻加密及解密方法

有效

• 申請號: 202010550390.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111988639B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 陳明志;翁才杰;許春耀;謝加良;張瑞;楊小權;周怡;饒慶裕;李棟
• 申請（專利權）人: 北卡科技有限公司
• 主分類號: H04N21/2347
• 分類號: H04N21/2347;H04N21/4405;H04N5/913;H04N19/467
• 代理公司: 福州君越知識產權代理事務所(普通合伙) 35299
• 代理人: 梁錦平

1.一種基于國密算法和可逆隱寫術的視頻加密方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，解析基于H.264編碼的Annex-B格式的視頻碼流，定位并記錄VCL的NAL單元中slice data的起止位置；

步驟2，采用ZUC算法對VCL的NAL單元全部的I-slice和部分的非I-slice的slice data進行加密；

步驟3，使用基于整數變換的可逆隱寫術將待隱藏的秘密信息隱藏在視頻碼流中進行傳遞；

所述步驟3中，基于整數變換的可逆隱寫術的實現方法如下：

步驟31，將長度為N字節的密文數據切分成n個互不重疊的子序列b₁,b₂,...,b_n，子序列集合記為B，B＝{b₁,b₂,...,b_n}，每個子序列的長度

步驟32，計算第i個子序列的均值為第i個子序列中第j個元素，

步驟33，通過以下公式進行整數變換，為第i個子序列中第j個元素的變換值，從而得到第i個子序列的變換值集合

步驟34，記錄塊標記信息，如果b_i中的每個元素的變換值均在[0,255]范圍內，則該子序列為可嵌入序列，用“1”對該子序列進行標記，意味著使用b_i'作為信息隱藏載體；否則用“0”進行標記，將標記結果依次排列構成序列標記信息；根據序列標記信息即可確定信息隱藏載體，若第i個子序列的標記信息是“1”，意味著使用b_i'作為信息隱藏載體，若標記信息是“0”，則使用b_i作為信息隱藏載體；

步驟35，根據待隱藏信息比特數n₁，確定需要的可嵌入序列數n₂，根據可嵌入序列數和序列標記信息確定需要的總序列數n₃；

步驟36，將秘密信息和序列標記信息前n₂個元素中“0”對應的每個序列的最后l-1個最低位依次排列一起作為待隱藏信息的一部分；

步驟37，依次用待隱藏信息替換前n₂序列中每個序列的最后l-1個最低有效位。

2.如權利要求1所述的基于國密算法和可逆隱寫術的視頻加密方法，其特征在于：所述步驟2中，選擇進行加密的非I-slice時，設置非I-slice被加密的概率，通過隨機數選擇對哪些非I-slice進行加密。

3.如權利要求1所述的基于國密算法和可逆隱寫術的視頻加密方法，其特征在于：所述步驟3中，待隱藏的秘密信息包含秘密信息塊數、塊標記信息、VCL的NAL單元信息、加密的非I-slice信息、密鑰信息、可逆隱寫術需要的載體中不能改變的塊信息，其中，VCL的NAL單元信息包括數量及其用偏移地址表示的起止位置，加密的非I-slice信息包括數量及其用偏移地址表示的起止位置。

4.如權利要求1所述的基于國密算法和可逆隱寫術的視頻加密方法，其特征在于：所述步驟3中，待隱藏的秘密信息記錄在視頻碼流數據中，采用如下3種方式中的任意一種：①將秘密信息的起始位置記錄在碼流的前兩個字節；②將秘密信息的起始位置記錄在SEI中的自定義數據中；③將第一個VCL的NAL的slice data作為秘密信息的起始位置。

5.如權利要求1所述的基于國密算法和可逆隱寫術的視頻加密方法，其特征在于：所述步驟35中，n₁由待隱藏信息長度決定，n₃為序列標記信息中第n₂個“1”在序列標記信息中的位置。

6.一種基于國密算法和可逆隱寫術的視頻解密方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟A1，對于接收到的視頻數據，根據發送方的載體分塊規則對視頻數據進行分塊，先根據約定長度提取出秘密信息塊數和起止位置數量，利用所得數據和秘密信息結構獲得秘密信息的長度，然后逐步從載秘數據的分塊序列中提取出相應子序列的最后l-1個最低有效位，獲得完整秘密信息；

步驟A2，根據提取的塊標記信息，對標記信息為“0”對應的塊，依次序用提取出來的原始載體不能改變的塊信息替換相應塊的最后l-1個最低有效位；

步驟A3，根據提取的塊標記信息，對標記信息值為“1”對應的塊，用每個塊的第1個最低有效位替換該塊其余l-1個最低有效位；

步驟A4，經過步驟A3處理后，使用以下公式恢復標記信息為“1”的塊的原始載體數據：

其中，為恢復后的載體的第i個子序列的第j個元素，為恢復前的載體的第i個子序列的第j個元素，l為塊的大小；

步驟A5，根據提取的加密信息，逐個解密被加密的slice數據，對恢復后的密文數據進行解密獲得明文數據。