[发明专利]基于双随机相位编码的视频加密方法

摘要

本发明涉及基于双随机相位编码的视频加密方法，旨在实现对视频信息的保护。所述方法包括视频信息加密阶段和视频信息解密阶段。在加密过程中，选择视频序列的关键帧I帧作为加密对象。对I帧进行加密时，首先将I帧分离成三个颜色通道：红（R），绿（G）和蓝色（B），再对每个通道分别使用双随机相位编码技术，即在空间域和频域分别对视频帧进行加密，然后将加密后的三个通道合成加密帧，最后将各个加密帧合成加密视频。本发明基于DRPE的加密方法，同时在视频帧空域和频域进行加密，与现有视频加密方法相比，具有所加密的视频数据时间相关性和频域相关性更低、鲁棒性更强的特点。此外，本发明所述加密方法采用双密钥，安全性更高。

主权项

基于双随机相位编码的视频加密方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一，实现对视频流的加密； （1）提取视频的关键帧，即I帧，I帧R、G、B三通道的分量分别为： O_R＝f(x,y,0) O_G＝f(x,y,1) O_B＝f(x,y,2) 其中，(x，y)代表I帧内像素点的空间坐标，“0、1、2”分别表示R、G、B三个分量； （2）利用密钥K₁在空间域分别对I帧的R、G、B三个通道数据进行加密；三个通道加密过程相同，加密后得到M_R、M_G、M_B： M_R=O_R.*K₁M_G=O_G.*K₁M_B=O_B.*K₁其中，密钥K₁＝e^j2πn(x,y)，x、y为对应通道像素的坐标，是0～1之间均匀分布的实数，n(x,y)为大小与I帧一致的实数矩阵，“.*”表示矩阵的点乘操作； （3）对M_R、M_G、M_B进行快速傅立叶变换操作，变换到频率域，得到FFT（M_R）、FFT（M_G）、FFT（M_B）； （4）利用密钥K₂在频率域对FFT（M_R）、FFT（M_G）、FFT（M_B）进行加密，得到M_1R、M_1G、M_1B： M_1R=FFT（M_R）.*K₂M_1G=FFT（M_G）.*K₂M_1B=FFT（M_B）.*K₂其中，密钥K₂＝e^j2πb(ε,η)，ε、η为对应通道的频域坐标，是0～1之间均匀分布的实数，b(ε,η)为大小与I帧一致的实数矩阵； （5）对M_1R、M_1G、M_1B进行快速傅立叶逆变换操作，最终获得加密数据C_R、C_G、C_B； （6）将C_R、C_G、C_B合成加密帧C，最后将加密帧合成加密视频，C的R、G、B三个分量为： C(x,y,0)＝C_RC(x,y,1)＝C_GC(x,y,2)＝C_B步骤二，实现对视频流的解密过程，具体方法如下： 解密过程是加密过程的逆操作； （1）提取加密视频的关键帧I帧，I帧的R、G、B三通道分量为： C_R＝C(x,y,0) C_G＝C(x,y,1) C_B＝C(x,y,2) （2）利用密钥K′₂对C_R、C_G、C_B在频域执行解密操作得到M_R、M_G、M_B： M_R=FFT（C_R）.*K′₂M_G=FFT（C_G）.*K′₂M_B=FFT（C_B）.*K′₂其中，密钥K′₂为加密密钥K₂的共轭矩阵； （3）利用密钥K′₁对M_R、M_G、M_B在空域执行解密操作得到明文数据O_R、O_G、O_B： O_R=IFFT（M_R）.*K′₁O_G=IFFT（M_G）.*K′₁O_B=IFFT（M_B）.*K′₁其中，密钥K′₁为加密密钥K₁的共轭矩阵； （4）将O_R、O_G、O_B合成为明文帧O，再将明文帧合成明文视频，公式如下： O(x,y,0)＝O_RO(x,y,1)＝O_G。 O(x,y,2)＝O_B。