[发明专利]基于自同步混沌流密码的HEVC视频ROI加解密方法

权利要求书

1.一种基于自同步混沌流密码的HEVC视频ROI加密方法，其特征在于，所述方法包括：

检测并追踪原始视频序列中的ROI区域；

建立自同步混沌流密码系统，迭代生成伪随机序列；

根据所述ROI区域更新待加密的Tiles列表，将包含加密Tile信息的数据写入SEI中；

利用所述伪随机序列对ROI区域对应的MVD符号位、MVD的值和QTC符号位分别加密，得到加密后的视频流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测并追踪原始视频序列中的ROI区域，包括：

将所述原始视频序列划分为若干个图像组；

采用OpenCV中的DNN人脸检测算法模块对图像组中的关键帧进行检测；

获取人脸所在区域作为ROI区域，将ROI区域的四个顶点坐标转换为Tile的索引；

对于图像组中的前向参考帧，使用极坐标向量中值算法计算出ROI的运动轨迹；

计算出相应的极坐标向量中值后，将其作为ROI对应矩形框的运动向量，在原矩形框所在位置的基础上计算得出矩形框在下一帧中的位置，实现ROI最新坐标的追踪。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立自同步混沌流密码系统，然后迭代生成伪随机序列，包括：

建立三维离散时间混沌系统为X(k+1)＝A_3×3X(k)+B_3×1，

式中k＝1,2,3,L，X(k+1)＝[x₁(k+1),x₂(k+1),x₃(k+1)]^T，X(k)＝[x₁(k),x₂(k),x₃(k)]^T，A_3×3为包含非线性函数的标称矩阵，B_3×1为反馈控制器，A_3×3和B_3×1的具体形式为

式中函数mod(·)表示取模运算，参数μ＝1×10¹¹，σ＝6×10³，ε＝2.2×10⁵，

根据所述三维离散时间混沌系统，将p(k)密文反馈回混沌系统的控制器中，得自同步混沌系统的迭代方程为：

利用迭代生成的多个混沌状态变量得到伪随机序列，其数学表达式为：

式中符号表示向下取整。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述ROI区域更新待加密的Tiles列表，将包含加密Tile信息的数据写入SEI中，包括：

选用User data unregistered类型的SEI作为传输Tile信息的载体，将Tile索引执行加密运算后存入SEI，加密运算为：

式中Idx为待加密列表中的Tile索引,enc_Idx为加密后Tile索引，s^(e)为用于加密的伪随机序列。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述伪随机序列对ROI区域对应的MVD符号位、MVD的值和QTC符号位分别加密，包括：

对MVD符号位加密：

式中coeffsign为MVD的符号位，enc_CoeffSign为加密后MVD的符号位；

对MVD的值加密：

式中abs_mvd_minus2为MVD的值，enc_abs_mvd_minus2为加密后MVD的值；

QTC符号位的编码采用旁路编码，以系数组CG为单位，对QTC符号位加密：

式中org_coeff为QTC符号位的值，enc_coeff为加密后QTC符号位的值，numNonZero指示CG中非零系数的个数。