[发明专利]基于H.264/AVC视频编码特性的选择性加密方法

说明书

本发明公开了基于H.264/AVC视频编码特性的选择性加密方法，主要涉及移动通信视频加密领域。包括步骤一：对视频数据进行编码分片；步骤二：片特征参数提取；步骤三：动态密钥生成；步骤四：利用动态秘钥对片特征参数进行加密；步骤五：对加密后的视频效果进行分析。本发明的有益效果在于：它能够很好的保护视频序列中的隐私信息，以片为单位进行加密，片与片之间相互独立，即使有一个片被破解也不会影响其它片的信息，加密之后的视频序列没有比特增加，符合原有的视频序列格式。

技术领域

本发明涉及移动通信技术视频加密领域，具体是基于H.264/AVC视频编码特性的选择性加密方法。

背景技术

我们都知道多媒体加密一般分为完全加密和选择性加密，两种加密算法各有优缺点。完全加密通常适用于要加密的数据量小，所需的安全性高的情况；而选择性加密适用于数据量大，实时性要求高的情况。由于多媒体数据量大，加密是一个非常耗时的过程，因此科研人根据加密的语义元素的不同，提出了许多视频加密算法；

如通过加扰帧内编码宏块的帧内预测模式(IPM)来加密视频，通过在IPM上使用按位XOR(异或)运算来执行加密；Khlif等人提出了加密每个MB的当前MV的符号，然而S.Lian等人提出的方案不仅加密帧内预测模式而且加密运动矢量差(MVD)，之后S.Lian等人建议加密帧内预测模式，运动矢量差和残差系数，T.Shi等人提出加密其它参数，例如：加密序列参数集和图像参数集；Jiang J等人通过分析现有加密算法的感知性能，明文加扰空间和密钥安全性，然后通过考虑密钥分发和同步，提出了另外一种加密算法，该加密算法选择所有的IPM作为明文，采用密钥控制的循环序列对Intra4×4的IPM进行两次加密，同时选择混沌随机序列作为密钥，提高了算法安全性，降低了计算成本；Sbiaa F等人提出了一种加密系统，该系统将量化步骤之后产生的AC和DC系数加密然后编码以便实现加密压缩视频；KhlifN等人提出了一种基于混沌的加密压缩方案，该方案使用具有两个不同密钥的混沌函数来生成两个可更新的密钥流，第一个用于加密操作，另一个用于决定是否加密，该方案将加密和解密过程分别插入压缩和解压缩过程中。加密过程中加密的语义元素是：帧内(I)和帧间(P)预测帧的非零量化系数，帧间预测帧的运动矢量(MV)差的符号和帧内预测块的帧内预测模式；Asghar M N等人提出了一种新型的密码分析方法，实验表明在每个片中只加密几个MVD，就能实现视频模糊。

经过分析上述研究，传统的视频加密的加密密钥固定，严重影响加密的安全性，对视频采用完全加密则严重影响加密效率，对单一或某些语义加密安全性不高，并且多数加密会影响编码码流。

发明内容

本发明的目的在于提供基于H.264/AVC视频编码特性的选择性加密方法，它能够很好的保护视频序列中的隐私信息，以片为单位进行加密，片与片之间相互独立，即使有一个片被破解也不会影响其它片的信息，加密之后的视频序列没有比特增加，符合原有的视频序列格式。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

基于H.264/AVC视频编码特性的选择性加密方法，包括：

步骤一：对视频数据进行编码分片；

步骤二：片特征参数提取；

步骤三：动态密钥生成；

步骤四：利用动态秘钥对片特征参数进行加密；

步骤五：对加密后的视频效果进行分析。

进一步的，所述步骤一中对视频数据进行编码分片是利用视频H.264编码本身携带的分片功能，在H.264视频编码结构中，编码后的视频由视频序列组成的，而视频序列又由一帧帧图像组成，一帧图像由一个片或多个片组成，一个片由一个或多个宏块组成，一个宏块由16×16的yuv数据组成，其中每个片之间是相互独立的，片的主要目的是为了限制误码的扩散与传播。