[发明专利]基于ZUC算法的H.264熵编码视频加密方法

说明书

本发明涉及一种基于ZUC算法的H.264熵编码视频加密方法，属于移动通信技术领域。该方法为：在H.264视频压缩编码的CAVLC编码过程中，采用ZUC算法生成随机密钥流，与非零系数个数、拖尾系数个数、拖尾系数符号、最后一个非零系数前零的个数、每个非零系数前零的个数编码后的码流相异或，得到新的码流，然后与其余非零系数幅值编码后的码流合并输出，实现加密；本发明增加了加密参数的数量，提高了安全性；与索引得到的明文相异或，复杂度低，并未增加太多的开销；采用ZUC算法，运算速度快，易于实现，性能上可以替代现有加密方法中所用的国外加密算法，实现了加密算法的国产化。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及基于ZUC算法的H.264熵编码视频加密方法。

背景技术

①H.264是新一代视频编码标准，它着重于解决压缩的高效率和传输的高可靠性，其优异的压缩性能及良好的网络性能使其在视频实时通信、网络流媒体等各个领域广泛应用。熵编码是无损压缩编码方法，普遍应用于H.264及其他视频压缩标准。②对熵编码加密方法已有一定的研究。Wen等人提出了直接置乱编码码表或加密码字序号的加密方法。Tosun和Feng提出了基于前向纠错编码的加密方法。李晓举等提出基于CAVLC熵编码的可分级视频加密方案，提高了加密算法的灵活性。

③目前，对H.264熵编码进行加密的构想已经有了一定的研究与实现，主要可分为加密码字索引和直接加密明文。对于加密码字索引，要对加密后的索引号是否落在有效区域进行判断，增大了计算开销；对于加密明文，现有的加密方案较少，不同方案间的差异多为加密算法的变更，且加密算法多为国外加密算法，尚无国密算法应用于H.264熵编码加密过程的研究。

④H.264熵编码采用CAVLC方法，根据CAVLC编码特点和国密算法中的ZUC算法，设计一种新的基于ZUC算法的H.264熵编码视频加密方法是本发明要解决的技术问题。

图1为H.264视频压缩编码流程图。

H.264熵编码提供了两种编码方法，分别为基于上下文自适应的可变长编码(CAVLC)和基于上下文自适应的二进制算术编码(CABAC)。其中，CAVLC易于实现，计算简单，主要应用于视频会议、可视电话和无线通信等对实时性要求高的通信中，H.264编解码标准的四个档次均包含此编码方法。CABAC具有很高的编码效率，但编码过程复杂，主要应用于多媒体数字通信。本发明仅针对应用广泛的CAVLC进行研究，而较为复杂的CABAC暂不考虑。

H.264视频压缩编码中，CAVLC编码过程中的参数有六个，为非零系数个数、拖尾系数个数、拖尾系数符号、其余非零系数幅值、最后一个非零系数前零的个数、每个非零系数前零的个数。每个参数都有相关编码码表，根据编码索引查表输出码流。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于ZUC算法的H.264熵编码视频加密方法，将对非零系数个数、拖尾系数个数、拖尾系数符号、最后一个非零系数前零的个数、每个非零系数前零的个数五个参数进行加密，其余非零系数幅值的编码涉及前缀编码和后缀编码，有一定的复杂度，所以不对此部分进行加密。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于ZUC算法的H.264熵编码视频加密方法，该方法为：在H.264视频压缩编码的CAVLC编码过程中，采用ZUC算法生成随机密钥流，与非零系数个数、拖尾系数个数、拖尾系数符号、最后一个非零系数前零的个数、每个非零系数前零的个数编码后的码流相异或，得到新的码流，然后与其余非零系数幅值编码后的码流合并输出，实现加密；

具体步骤为：

S1：在H.264视频压缩编码的CAVLC编码过程中，对参数进行编码，得到原码流；

S2：根据ZUC序列密码算法产生密钥流并分发；