專利名稱：H.264/avc壓縮域視頻加密/解密裝置及其加密/解密方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及快速實現(xiàn)H. 264/AVC壓縮域視頻加密裝置及其加密方法、快速實現(xiàn)H. 264/AVC壓縮域視頻解密裝置及其解密方法。
背景技術：
數(shù)字化、網(wǎng)絡化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在向人們提供實時和準確的視覺信息的同時，也帶來了不少安全隱患，監(jiān)控的視頻畫面既可能涉及國家機密和“敏感信息”，也可能包含個人隱私，而這些信息的非法泄漏、篡改、假冒，不但可能威脅到國家的政治、經(jīng)濟、軍事、文 化、意識形態(tài)等“敏感”部門的信息安全，也可能對個人隱私構成極大的威脅，因此，如何確保監(jiān)控的多媒體信息安全問題成為新一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要解決的重要問題。在實際監(jiān)控應用中，視頻數(shù)據(jù)量龐大，存儲及傳輸時必須對其進行壓縮，目前常用的視頻編碼標準包括MPEG-l，MPEG-2，MPEG-4等等，其中，H. 264/AVC是由IS0/IEC與ITU-T制定的新一代的視頻壓縮編碼標準，相對于以往的視頻壓縮標準，H. 264/AVC引入了很多新的技術，包括4X4整數(shù)變換、幀內預測、四分之一像素精度的運動估計、多參考幀與多種大小塊的幀間預測技術等等。H. 264/AVC無論在壓縮效率，還是在網(wǎng)絡適應性方面比以往的視頻編碼格式都有明顯的提高。H. 264/AVC標準在視頻監(jiān)控領域是壓縮效率最高、使用最為廣泛的編碼方式。由于H. 264/AVC本身在編解碼過程中有固定的規(guī)范和層次，多媒體信息安全算法的設計需要符合H. 264/AVC特殊的編碼結構，在穩(wěn)定發(fā)揮多媒體安全算法的版權保護作用的情況下，對H. 264/AVC的碼長、碼率影響降到最低。通過對H. 264/AVC標準的深入解讀和分析可以發(fā)現(xiàn)適合于H. 264/AVC的信息安全算法有兩個最直接的區(qū)域。一是在壓縮編碼之前加密視頻流，但一般觀點都認為該類方法會顯著地改變信源結構和句法，對后續(xù)編碼效率影響很大。值得提及地是，國外學者Johnson提出的理想Gaussian信源先加密后DSC(分布信源編碼)壓縮算法，不僅能夠滿足數(shù)據(jù)安全性要求，而且對壓縮增益影響很小，不足之處在于對非理想Gaussian信源加密后再進行DSC壓縮，其編碼效率降低明顯。還有是在壓縮編碼之后對碼流進行加密，國內學者廉士國總結為直接加密算法，這類方法通常利用傳統(tǒng)密碼(如DES，IDEA, RSA等)高強度的優(yōu)點來滿足高安全性的要求，可以克服加密造成的編碼效率降低問題，但同時也帶來了高計算復雜度和視頻格式不相容的缺點。已有相關工作的重點都圍繞壓縮域展開研究，主要是基于視頻信源特征選擇加密視頻/圖像重建中的關鍵數(shù)據(jù)，如DCT系數(shù)、運動矢量、預測模式、頭信息和編碼參數(shù)等信息。目前，國內具有代表性的研究成果有清華大學袁春博士等提出的基于混沌的視頻流選擇加密算法，上海交通大學王慈博士等提出的參數(shù)可調型DCT域透明加擾算法，南京理工大學廉士國博士等提出的兩種部分加密的圖像/視頻加密算法，中國科技大學曹弈提出的基于4X4整數(shù)變換的殘差系數(shù)加密/置亂算法；國外具有代表性的成果有W. J. Zeng提出的分別基于Wavelet變換和DCT變換的頻率域Segment/Slice內塊置亂和塊旋轉的一般性方法，L. Tang提出的DCT系數(shù)Zigzag置亂算法，A. S. Tosum提出的塊內DCT分段置亂算法，J. Ahn等提出的面向數(shù)字電視應用的幀內預測模式置亂算法；S. Spinsante提出的QP參數(shù)和環(huán)路濾波系數(shù)加密算法。該類算法可以根據(jù)實際需求選擇加密關鍵數(shù)據(jù)，缺點是加密強度與計算復雜度互為矛盾，而且加密過程在熵編碼之前，對后續(xù)熵編碼效率影響較大。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供快速實現(xiàn)H. 264/AVC壓縮域視頻加密裝置及其加密方法、快速實現(xiàn)H. 264/AVC壓縮域視頻解密裝置及其解密方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，H. 264/AVC壓縮域視頻加密/解密裝置，其用于對接收的
H.264/AVC標準碼流加密形成H. 264/AVC密文，或用于對接收的H. 264/AVC密文解密形成
H.264/AVC標準碼流，其包括密鑰生成模塊，用于根據(jù)用戶密碼結合混沌系統(tǒng)生成ニ進制的加密密鑰/解密密鑰；第一判定模塊，用于在加密時判定H. 264/AVC標準碼流中的每個輸入宏塊的碼流是否進行亮度4x4幀內預測模式置亂，還用于在解密時判定H. 264/AVC密文中的每個輸入宏塊的碼流是否已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂；亮度4x4幀內預測模式模塊，用于在第一判定模塊判定輸入宏塊的碼流進行/已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂吋，從加密密鑰/解密密鑰中取出三位作為隨機序列，將
H.264/AVC標準碼流或H. 264/AVC密文與三位隨機序列進行異或運算得到初始密文/初始解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移三位；第二判定模塊，用于判定初始密文是否進行亮度編碼塊模式置亂，還用于判定初始解文是否已進行過亮度編碼塊模式置亂；亮度編碼塊模式置亂模塊，用于在第二判定模塊判定初始密文進行/初始解文已進行過亮度編碼塊模式置亂時，從加密密鑰/解密密鑰中取出一位，如果該位為1，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移兩位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，如果該最低位為0，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移一位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，最終密文即為H. 264/AVC密文，最終解文即為H. 264/AVC標準碼流。作為上述方案的進ー步改進，密鑰生成模塊包括轉化單元，用于將長度為η的ニ進制序列的用戶密碼的高n/2位取出作為第一無符號整數(shù)，低n/2位取出作為第二無符號整數(shù)，將第一無符號整數(shù)和第二無符號整數(shù)轉換為O與I之間的第一雙精度浮點小數(shù)和第二雙精度浮點小數(shù)，其中η為正整數(shù)；迭代單元，用于以第一雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，迭代次數(shù)為i次，得到Xi,以第二雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，以相同的迭代次數(shù)得到Ji ; 判斷模塊，用于當?shù)鷨卧M行第j次迭代時，如果\_大于ハ，則加密密鑰/解密密鑰的第j位為1，否則為0，以此形成加密密鑰/解密密鑰，其中j為整數(shù)，且其大于O而小于等于待生成的加密密鑰/解密密鑰的位長度。作為上述方案的進ー步改進，對于當前亮度4x4編碼塊，只有當其左方亮度4x4塊和上方亮度4x4塊以及右上亮度4x4塊同時處于已經(jīng)編碼的狀態(tài)，且H. 264/AVC的語法結構prev_intra4x4_pred_mode_flag為O時,亮度4x4巾貞內預測模式置亂模塊才對當前編碼塊的巾貞內編碼模式rem_intra4x4_pred_mode進行置亂/解密。本發(fā)明還涉及H. 264/AVC壓縮域視頻加密/解密方法，其用于對接收的H. 264/AVC標準碼流加密形成H. 264/AVC密文，或用于對接收的H. 264/AVC密文解密形成H. 264/AVC標準碼流，其包括以下步驟根據(jù)用戶密碼結合混沌系統(tǒng)生成ニ進制的加密密鑰/解密密鑰；在加密時判定H. 264/AVC標準碼流中的每個輸入宏塊的碼流是否進行亮度4x4幀內預測模式置亂，在解密時判定H. 264/AVC密文中的每個輸入宏塊的碼流是否已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂； 在判定輸入宏塊的碼流進行/已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂吋，從加密密鑰/解密密鑰中取出三位作為隨機序列，將H. 264/AVC標準碼流或H. 264/AVC密文與三位隨機序列進行異或運算得到初始密文/初始解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移三位；判定初始密文是否進行亮度編碼塊模式置亂，判定初始解文是否已進行過亮度編碼塊模式置亂；在判定初始密文進行/初始解文已進行過亮度編碼塊模式置亂時，從加密密鑰/解密密鑰中取出一位，如果該位為I，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移兩位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，如果該最低位為0，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移一位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，最終密文即為H. 264/AVC密文，最終解文即為H. 264/AVC標準碼流。作為上述方案的進ー步改進，密鑰生成包括以下步驟將長度為η的ニ進制序列的用戶密碼的高n/2位取出作為第一無符號整數(shù)，低n/2位取出作為第二無符號整數(shù)，將第一無符號整數(shù)和第二無符號整數(shù)轉換為O與I之間的第一雙精度浮點小數(shù)和第二雙精度浮點小數(shù)，其中η為正整數(shù)；以第一雙精度浮點小數(shù)為初始化值,進行ー維logistic混沛系統(tǒng)迭代,迭代次數(shù)為i次，得到Xi,以第二雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，以相同的迭代次數(shù)得到Yi ;當?shù)鷨卧M行第j次迭代吋，如果大于yj，則加密密鑰/解密密鑰的第j位為1，否則為0，以此形成加密密鑰/解密密鑰，其中j為整數(shù)，且其大于O而小于等于待生成的加密密鑰/解密密鑰的位長度。作為上述方案的進ー步改進，對于當前亮度4x4編碼塊，只有當其左方亮度4x4塊和上方亮度4x4塊以及右上亮度4x4塊同時處于已經(jīng)編碼的狀態(tài)，且H. 264/AVC的語法結構prev_intra4x4_pred_mode_flag為O時，才對當前編碼塊的巾貞內編碼模式rem_intra4x4_pred_mode 進行置亂 / 解密。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、不破壞碼流結構，利于網(wǎng)絡傳輸、隨機訪問、壓縮域視頻處理(如水印加入等)；2、不額外増加編碼碼率；3、破譯概率低，視頻加密與非加密能夠實時切換；4、運算復雜度低。


圖I為本發(fā)明較佳實施方式提供的H. 264/AVC壓縮域視頻加密/解密裝置的模塊結構示意圖。圖2為本發(fā)明加密部分流程圖。圖3為H. 264/AVC中亮度4x4塊幀內模式標示字段。
圖4為當前亮度4x4幀內預測塊與其周圍塊得位置關系。圖5為H. 264/AVC中編碼塊模式的標示字段。圖6為本發(fā)明解密部分流程圖。主要符號說明密鑰生成模塊I、第一判定模塊2、亮度4x4幀內預測模式模塊3、第二判定模塊4、亮度編碼塊模式置亂模塊5、轉化單元6、迭代單元7、判斷模塊8。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖1，其為H. 264/AVC壓縮域視頻加密/解密裝置的模塊結構示意圖，H. 264/AVC壓縮域視頻加密/解密裝置用于對接收的H. 264/AVC標準碼流加密形成H. 264/AVC密文，或用于對接收的H. 264/AVC密文解密形成H. 264/AVC標準碼流，其包括密鑰生成模塊1，用于根據(jù)用戶密碼結合混沌系統(tǒng)生成ニ進制的加密密鑰/解密密鑰；第一判定模塊2，用于在加密時判定H. 264/AVC標準碼流中的每個輸入宏塊的碼流是否進行亮度4x4幀內預測模式置亂，還用于在解密時判定H. 264/AVC密文中的每個輸入宏塊的碼流是否已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂；亮度4x4幀內預測模式模塊3，用于在第一判定模塊2判定輸入宏塊的碼流進行/已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂時，從加密密鑰/解密密鑰中取出三位作為隨機序列，將H. 264/AVC標準碼流或H. 264/AVC密文與三位隨機序列進行異或運算得到初始密文/初始解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移三位；第二判定模塊4，用于判定初始密文是否進行亮度編碼塊模式置亂，還用于判定初始解文是否已進行過亮度編碼塊模式置亂；亮度編碼塊模式置亂模塊5，用于在第二判定模塊4判定初始密文/初始解文進行/已進行過亮度編碼塊模式置亂時，從加密密鑰/解密密鑰中取出一位，如果該位為1，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移兩位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，如果該最低位為0，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移一位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，最終密文即為H. 264/AVC密文，最終解文即為H. 264/AVC標準碼流。密鑰生成模塊I包括轉化單元6，用于將長度為η的ニ進制序列的用戶密碼的高n/2位取出作為第一無符號整數(shù)，低n/2位取出作為第二無符號整數(shù)，將第一無符號整數(shù)和第二無符號整數(shù)轉換為O與I之間的第一雙精度浮點小數(shù)和第二雙精度浮點小數(shù)，其中η為正整數(shù)；迭代單元7，用于以第一雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，迭代次數(shù)為i次，得到Xi，以第二雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，以相同的迭代次數(shù)得到Ji ;判斷模塊8，用于當?shù)鷨卧M行第j次迭代吋，如果大于yr則加密密鑰/解密密鑰的第j位為1，否則為0，以此形成加密密鑰/解密密鑰，其中j為整數(shù)，且其大于O而小于等于待生成的加密密鑰/解密密鑰的位長度。以下將對加密和解密的具體實施方式
進行詳細描述。(一)加密加密部分的功能是將H. 264/AVC標準碼流轉換為H. 264/AVC密文，具體加密流程如圖2所示。由用戶密碼結合混沌系統(tǒng)生成加密密鑰，每個輸入宏塊的碼流經(jīng)過是否進行亮度4x4幀內預測模式置亂判定，當判定結果為“是”時，從加密密鑰中取出3位隨機序列，進行亮度4x4幀內預測模式置亂，當判定結果為“否”吋，不進行亮度4x4幀內預測模式置亂。完成亮度4x4幀內預測模式置亂判定及置亂后，進行是否亮度編碼塊模式(CBP)置亂判定，從加密密鑰中取出I位隨機序列，進行亮度編碼塊模式(CBP)置亂。經(jīng)過兩步加密后， 將H. 264/AVC標準碼流轉換為H. 264/AVC密文。I、密鑰生成密鑰生成由密鑰生成模塊I執(zhí)行，用戶密碼KEY為64位的整數(shù)為例進行說明，當使用用戶密碼直接作為加密密鑰時，如果破解密碼與用戶密碼有部分相同，則可以解密并解碼出部分圖像，為解決這個問題，采用了混沌系統(tǒng)生成加密密鑰，混沌系統(tǒng)的初始值由KEY決定?；煦缦到y(tǒng)有高度的初值敏感性，微小的初值差異將被迅速擴散。利用混沌運動，依據(jù)如下3個步驟，由用戶密碼KEY生成加密密鑰第一，將用戶密碼KEY的高32位作為無符號整數(shù)high，低32位作為無符號整數(shù)low,并分別將high和low轉化成double類型并除以0XFFFFFFFF，得到Xtl和γぃ如果X0與yQ相等且不為0，則將y0加上O. 000001。如果X0小于O. 000001，則將X0設置為O. 000001，如果Ycl小于O. 000001，則將y(l設置為O. 000001。此步驟由密鑰生成模塊I的轉化單元6執(zhí)行。xi+1 = λ *Xi* (I-Xi) i 彡 O (I)第二，以Xo為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，如公式(I)所示，其中混沌系統(tǒng)的參數(shù)λ的值設置為3. 98，迭代次數(shù)為300次，得到Xi。以％為初始化值，進行ー維logistic混沛系統(tǒng)迭代,其中混沛系統(tǒng)的參數(shù)λ的值設置為3. 98,迭代的次數(shù)為300次，得到y(tǒng)i。此步驟由密鑰生成模塊I的迭代單元7執(zhí)行。第三，如第二步所示的兩個混沌系統(tǒng)繼續(xù)迭代，當進行第j次迭代吋，j大于O而小于等于待生成的加密密鑰的位長度64，如果&大于ハ，則加密密鑰的第j位為1，否則為0，此步驟由密鑰生成模塊I的判斷模塊8執(zhí)行。
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''へ', ( ) 2、亮度4x4幀內預測模式置亂 亮度4x4幀內預測模式置亂由亮度4x4幀內預測模式模塊3執(zhí)行，在H. 264/AVC幀內預測中，預測塊是基于已編碼重建塊而形成的，亮度4x4子塊包含9種可選的幀內預測模式，獨立預測每ー個4x4亮度子塊，適用于帶有大量細節(jié)的圖像編碼。4x4亮度塊的上方和左方像素為已重建像素，用作編解碼器中的預測參考像素，利用參考像素和9種模式實現(xiàn)對當前編碼塊的預測，其中模式2 (DC預測模式)根據(jù)參考像素中已編碼像素預測，而其余模式只有在所需預測像素全部提供才能使用。在H. 264/AVC的語法結構中，對于當前采用了幀內預測模式的亮度4x4塊，首先通過周圍亮度4x4塊的幀內預測模式計算得到當前幀內預測模式的預測，如果最優(yōu)幀內預測模式與該預測一致，則當前4x4幀內塊的preV_intra4x4_pred_mode_flag 為 I,否則為 O,當 prev_intra4x4_pred_mode_flag 為 O 時，使用3比特長度的字段rem_intra4x4_pred_mode編碼最優(yōu)模式,相關H. 264/AVC的語法結構如圖3所示。因此，在亮度4x4幀內預測模式模塊3執(zhí)行前，需要第一判定模塊2執(zhí)行，在加密時判定H. 264/AVC標準碼流中的每個輸入宏塊的碼流是否進行亮度4x4幀內預測模式置舌し在解密時判定H. 264/AVC密文中的每個輸入宏塊的碼流是否已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂。在本發(fā)明中，對于當前亮度4x4編碼塊A，只有當其左方亮度4x4塊E和上方亮度4x4塊C以及右上亮度4x4塊D同時處于已經(jīng)編碼的狀態(tài)時，如圖4所示，且prev_intra4x4_pred_mode_flag 為 O 時，才對 A 的巾貞內編碼模式 rem_intra4x4_pred_mode 進行加密。具體的加密過程流程為從加密密鑰中取出最低的三位作為隨機序列，將原來的rem_intra4x4_pred_mode值于三位隨機序列按位進行異或運算,得到的結果即為rem_intra4x4_pred_mode加密后的密文，加密方式如公式3所示。同時，加密密鑰循環(huán)左移三位。
權利要求
1.H. 264/AVC壓縮域視頻加密/解密裝置，其用于對接收的H. 264/AVC標準碼流加密形成H. 264/AVC密文，或用于對接收的H. 264/AVC密文解密形成H. 264/AVC標準碼流，其特征在于，其包括 密鑰生成模塊，用于根據(jù)用戶密碼結合混沌系統(tǒng)生成ニ進制的加密密鑰/解密密鑰；第一判定模塊，用于在加密時判定H. 264/AVC標準碼流中的每個輸入宏塊的碼流是否進行亮度4x4幀內預測模式置亂，還用于在解密時判定H. 264/AVC密文中的每個輸入宏塊的碼流是否已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂； 亮度4x4幀內預測模式模塊，用于在第一判定模塊判定輸入宏塊的碼流進行/已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂時，從加密密鑰/解密密鑰中取出三位作為隨機序列，將H.264/AVC標準碼流或H. 264/AVC密文與三位隨機序列進行異或運算得到初始密文/初始解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移三位； 第二判定模塊，用于判定初始密文是否進行亮度編碼塊模式置亂，還用于判定初始解文是否已進行過亮度編碼塊模式置亂； 亮度編碼塊模式置亂模塊，用于在第二判定模塊判定初始密文進行/初始解文已進行過亮度編碼塊模式置亂時，從加密密鑰/解密密鑰中取出一位，如果該位為1，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移兩位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，如果該最低位為O，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移一位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，最終密文即為H. 264/AVC密文，最終解文即為H.264/AVC標準碼流。
2.如權利要求I所述的H.264/AVC壓縮域視頻加密/解密裝置，其特征在于，密鑰生成模塊包括 轉化單元，用于將長度為η的ニ進制序列的用戶密碼的高n/2位取出作為第一無符號整數(shù)，低n/2位取出作為第二無符號整數(shù)，將第一無符號整數(shù)和第二無符號整數(shù)轉換為O與I之間的第一雙精度浮點小數(shù)和第二雙精度浮點小數(shù)，其中η為正整數(shù)； 迭代單元，用于以第一雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，迭代次數(shù)為i次，得到Xi，以第二雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，以相同的迭代次數(shù)得到Ji ； 判斷模塊，用于當?shù)鷨卧M行第j次迭代時，如果大于5V則加密密鑰/解密密鑰的第j位為1，否則為0，以此形成加密密鑰/解密密鑰，其中j為整數(shù)，且其大于O而小于等于待生成的加密密鑰/解密密鑰的位長度。
3.如權利要求I所述的H.264/AVC壓縮域視頻加密/解密裝置，其特征在于，對于當前亮度4x4編碼塊，只有當其左方亮度4x4塊和上方亮度4x4塊以及右上亮度4x4塊同時處于已經(jīng)編碼的狀態(tài)，且H. 264/AVC的語法結構prev_intra4x4_pred_mode_flag為O時，亮度4x4巾貞內預測模式置亂模塊才對當前編碼塊的巾貞內編碼模式rem_intra4x4_pred_mode進行置亂/解密。
4.H. 264/AVC壓縮域視頻加密/解密方法，其用于對接收的H. 264/AVC標準碼流加密形成H. 264/AVC密文，或用于對接收的H. 264/AVC密文解密形成H. 264/AVC標準碼流，其特征在于，其包括以下步驟 根據(jù)用戶密碼結合混沌系統(tǒng)生成ニ進制的加密密鑰/解密密鑰；在加密時判定H. 264/AVC標準碼流中的每個輸入宏塊的碼流是否進行亮度4x4幀內預測模式置亂，在解密時判定H. 264/AVC密文中的每個輸入宏塊的碼流是否已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂； 在判定輸入宏塊的碼流進行/已進行過亮度4x4幀內預測模式置亂吋，從加密密鑰/解密密鑰中取出三位作為隨機序列，將H. 264/AVC標準碼流或H. 264/AVC密文與三位隨機序列進行異或運算得到初始密文/初始解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移三位； 判定初始密文是否進行亮度編碼塊模式置亂，判定初始解文是否已進行過亮度編碼塊模式置亂； 在判定初始密文進行/初始解文已進行過亮度編碼塊模式置亂吋，從加密密鑰/解密密鑰中取出一位，如果該位為1，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移兩位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，如果該最低位為O，則對初始密文/初始解文循環(huán)左移一位形成最終密文/最終解文，同時加密密鑰/解密密鑰循環(huán)左移一位，最終密文即為H. 264/AVC密文，最終解文即為H. 264/AVC標準碼流。
5.如權利要求4所述的H.264/AVC壓縮域視頻加密/解密方法，其特征在于，密鑰生成包括以下步驟 將長度為η的ニ進制序列的用戶密碼的高n/2位取出作為第一無符號整數(shù)，低n/2位取出作為第二無符號整數(shù)，將第一無符號整數(shù)和第二無符號整數(shù)轉換為O與I之間的第一雙精度浮點小數(shù)和第二雙精度浮點小數(shù)，其中η為正整數(shù)； 以第一雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沛系統(tǒng)迭代,迭代次數(shù)為i次，得到Xi，以第二雙精度浮點小數(shù)為初始化值，進行ー維logistic混沌系統(tǒng)迭代，以相同的迭代次數(shù)得到Ii ; 當?shù)鷨卧M行第j次迭代吋，如果&大于yr則加密密鑰/解密密鑰的第j位為1，否則為0，以此形成加密密鑰/解密密鑰，其中j為整數(shù)，且其大于O而小于等于待生成的加密密鑰/解密密鑰的位長度。
6.如權利要求4所述的H.264/AVC壓縮域視頻加密/解密方法，其特征在于，對于當前亮度4x4編碼塊，只有當其左方亮度4x4塊和上方亮度4x4塊以及右上亮度4x4塊同時處于已經(jīng)編碼的狀態(tài)，且H. 264/AVC的語法結構prev_intra4x4_pred_mode_flag為O時，才對當前編碼塊的巾貞內編碼模式rem_intra4x4_pred_mode進行置亂/解密。
全文摘要
本發(fā)明公開了H.264/AVC壓縮域視頻加密/解密裝置及其加密/解密方法，加密/解密裝置包括密鑰生成模塊；第一判定模塊；亮度4x4幀內預測模式模塊；第二判定模塊；亮度編碼塊模式置亂模塊。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、不破壞碼流結構，利于網(wǎng)絡傳輸、隨機訪問、壓縮域視頻處理(如水印加入等)等壓縮域視頻處理；2、不額外增加編碼碼率；3、破譯概率低，視頻加密與非加密能夠實時切換；4、運算復雜度低。
文檔編號H04N7/26GK102843558SQ20121029751
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權日2012年8月21日
發(fā)明者王啟軍, 甘彤, 李鵬 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所, 合肥公共安全技術研究院