基于排序置換的低碼率h.264視頻加密壓縮傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法，涉及視頻安全傳輸領(lǐng)域，所述方法包括以下步驟：順序接收并保存來(lái)自信源的原始視頻幀序列；在所述原始視頻幀序列中，計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列；利用所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀；通過(guò)利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)所述的已置換當(dāng)前視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。本發(fā)明將視頻圖像壓縮和加密結(jié)合起來(lái)，為視頻加密壓縮提供了一種新的技術(shù)途徑。
【專利說(shuō)明】基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻安全傳輸領(lǐng)域，特別涉及一種基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]視頻泛指將一系列靜態(tài)影像以電信號(hào)方式加以捕捉、紀(jì)錄、處理、儲(chǔ)存、傳送，及重現(xiàn)的各種技術(shù)。由于視頻包含了空間的與時(shí)間的冗余性，所以從傳輸效率上考慮，未壓縮的視頻傳輸不容樂(lè)觀。壓縮效率直接取決于源數(shù)據(jù)的冗余度，數(shù)據(jù)越相關(guān)，可壓縮性就越好，反之亦然。另一方面，強(qiáng)加密是一個(gè)制造隨機(jī)數(shù)據(jù)的過(guò)程。現(xiàn)有視頻加密應(yīng)用中存在編解碼標(biāo)準(zhǔn)不兼容、數(shù)據(jù)格式不兼容、加密壓縮效率低下以及安全性等問(wèn)題。因此，是否能夠設(shè)計(jì)一種可以保持甚至增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可壓縮性且具有合理安全性的加密機(jī)制？

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法，能更好地解決視頻圖像低碼率安全傳輸?shù)膯?wèn)題。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法，包括以下步驟:
[0005]順序接收并保存來(lái)自信源的原始視頻幀序列；
[0006]在所述原始視頻幀序列中，計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列；
[0007]利用所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀；
[0008]通過(guò)利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)所述的已置換當(dāng)前視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
[0009]優(yōu)選地，還包括:
[0010]若當(dāng)前視頻幀是所述原始視頻幀序列中的第一個(gè)視頻幀，則利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)其進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)安全通道傳輸?shù)膲嚎s視頻幀。
[0011]優(yōu)選地，所述的得到已置換當(dāng)前視頻幀的步驟包括:
[0012]按照所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列中的每個(gè)元素的序號(hào)，依次對(duì)當(dāng)前視頻幀的相應(yīng)像素進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀。
[0013]優(yōu)選地，所述的計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列的步驟包括:
[0014]利用H.264視頻圖像解碼器，對(duì)前視頻幀對(duì)應(yīng)的加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到已置換前解碼幀；
[0015]計(jì)算所述前視頻幀的排序置換序列的逆序列，并利用所述逆序列對(duì)所述已置換前解碼幀進(jìn)行置換，得到前視頻幀對(duì)應(yīng)的前解碼幀；
[0016]利用所述前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并將所述排序置換序列作為當(dāng)前視頻幀的排序置換序列。[0017]優(yōu)選地，所述的計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列的步驟還包括:
[0018]利用H.264視頻圖像解碼器對(duì)第一個(gè)視頻幀對(duì)應(yīng)的壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀；
[0019]利用所述第一個(gè)解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并將所述排序置換序列作為第二個(gè)視頻幀的排序置換序列。
[0020]優(yōu)選地，還包括接收所述壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀的步驟，具體為:
[0021]順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列；
[0022]利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀序列中的每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和已置換解碼幀序列；
[0023]利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
[0024]優(yōu)選地，所述的得到當(dāng)前解碼幀的步驟包括:
[0025]按照所述逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
[0026]優(yōu)選地，利用遞歸排序算法計(jì)算排序置換序列。
[0027]優(yōu)選地，所述利用遞歸排序算法計(jì)算排序置換序列的步驟包括:
[0028]通過(guò)拷貝每個(gè)解碼幀，得到關(guān)于每個(gè)解碼幀的從最低位像素到最高位像素的像素序列；
[0029]通過(guò)從最高位像素開(kāi)始的像素遞歸地與從最低位像素開(kāi)始的像素進(jìn)行交換，得到新的像素序列；
[0030]根據(jù)新的像素序列生成與其對(duì)應(yīng)的排序置換序列。
[0031]優(yōu)選地，當(dāng)相機(jī)從當(dāng)前視頻幀移動(dòng)至其他視頻幀時(shí)，根據(jù)水平方向的移動(dòng)量和垂直方向的移動(dòng)量，調(diào)整由當(dāng)前視頻幀計(jì)算得到的排序置換序列。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法，包括以下步驟:
[0033]順序接收并保存來(lái)自信源的原始視頻幀序列；
[0034]在所述原始視頻幀序列中，計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列；
[0035]利用所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行直方圖隱藏的加密壓縮處理，得到用于傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
[0036]優(yōu)選地，還包括:
[0037]若當(dāng)前視頻幀是所述原始視頻幀序列中的第一個(gè)視頻幀，則利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)其進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)安全通道傳輸?shù)膲嚎s視頻幀。
[0038]優(yōu)選地，所述的直方圖隱藏的加密壓縮處理的步驟包括:
[0039]利用所述原始視頻幀序列中的當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀；
[0040]讀取在前進(jìn)行置換并保存的已置換前視頻幀；
[0041]將所述的已置換當(dāng)前視頻幀減去所讀取的已置換前視頻幀，得到直方圖隱藏的已置換視頻巾貞;
[0042]利用H.264視頻圖像編碼器，對(duì)所述直方圖隱藏的已置換視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)普通通道傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
[0043]優(yōu)選地，還包括接收所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀的步驟，包括:
[0044]順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列；
[0045]利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀序列中每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和直方圖隱藏的已置換解碼幀；
[0046]將直方圖隱藏的已置換當(dāng)前解碼幀加上在前得到并保存的已置換前解碼幀，得到已置換當(dāng)前解碼幀；
[0047]利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
[0048]優(yōu)選地，所述的直方圖隱藏的加密壓縮處理的步驟包括:
[0049]將當(dāng)前視頻幀減去前視頻幀，得到直方圖隱藏的當(dāng)前視頻幀；
[0050]利用所述原始視頻幀序列中的當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)直方圖隱藏的當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到直方圖隱藏的已置換當(dāng)前視頻幀；
[0051]利用H.264視頻圖像編碼器，對(duì)所述直方圖隱藏的已置換當(dāng)前視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)普通通道傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
[0052]優(yōu)選地，還包括接收所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀的步驟，包括:
[0053]順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列；
[0054]利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列中每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和直方圖隱藏的已置換解碼幀；
[0055]利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)直方圖隱藏的已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到直方圖隱藏的當(dāng)前解碼幀；
[0056]將所述直方圖隱藏的當(dāng)前解碼幀加上前解碼幀，得到當(dāng)前解碼幀。
[0057]優(yōu)選地，利用遞歸排序算法計(jì)算排序置換序列。
[0058]優(yōu)選地，所述利用遞歸排序算法計(jì)算排序置換序列的步驟包括:
[0059]通過(guò)拷貝每個(gè)解碼幀，得到關(guān)于每個(gè)解碼幀的從最低位像素到最高位像素的像素序列；
[0060]通過(guò)從最高位像素開(kāi)始的像素遞歸地與從最低位像素開(kāi)始的像素進(jìn)行交換，得到新的像素序列；
[0061]根據(jù)新的像素序列生成與其對(duì)應(yīng)的排序置換序列。
[0062]優(yōu)選地，當(dāng)相機(jī)從當(dāng)前視頻幀移動(dòng)至其他視頻幀時(shí)，根據(jù)水平方向的移動(dòng)量和垂直方向的移動(dòng)量，調(diào)整由當(dāng)前視頻幀計(jì)算得到的排序置換序列。
[0063]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果在于:
[0064]1、本發(fā)明主要利用排序置換對(duì)視頻幀具有加密和壓縮的雙重性作用，在對(duì)視頻幀進(jìn)行加密的過(guò)程中能夠很好地保持?jǐn)?shù)據(jù)的空間相關(guān)性，能夠用于空間域視頻圖像編碼器的壓縮階段之前，具有編解碼器標(biāo)準(zhǔn)兼容、數(shù)據(jù)格式兼容、碼率恒定、密鑰空間大、安全性高以及加密壓縮效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0065]2、針對(duì)不同的應(yīng)用需求，給出了加密壓縮傳輸模型的幾個(gè)模式，并且進(jìn)行了安全性和效率分析，分析結(jié)果顯示，本發(fā)明除了能夠提供高安全性的加密功能之外，還能保持和改善數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性，從而提高或改善壓縮比，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的低碼率傳輸。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0066]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法第一原理框圖；
[0067]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸模型發(fā)送端實(shí)現(xiàn)示意圖；
[0068]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸模型接收端實(shí)現(xiàn)不意圖；
[0069]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法第二原理框圖；
[0070]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的相機(jī)在水平方向X和垂直方向y上作全局平移運(yùn)動(dòng)時(shí)景物變化示意圖；
[0071]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像分塊對(duì)基于變換的編碼器效率改善情況；
[0072]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的序列Akiyo第150幀的處理結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0073]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0074]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法第一原理框圖，如圖1所示，步驟包括:
[0075]步驟101、順序接收并保存來(lái)自信源的原始視頻幀序列。
[0076]步驟102、在所述原始視頻幀序列中，計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列。
[0077]步驟103、利用所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀。
[0078]按照所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列中的每個(gè)元素的序號(hào)，依次對(duì)當(dāng)前視頻幀的相應(yīng)像素進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀。
[0079]步驟104、通過(guò)利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)所述的已置換當(dāng)前視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于安全傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
[0080]進(jìn)一步地，若當(dāng)前視頻幀是所述原始視頻幀序列中的第一個(gè)視頻幀，則利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)其進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)安全通道傳輸?shù)膲嚎s視頻幀。
[0081]在所述步驟102中，所述的計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列的步驟包括:若當(dāng)前視頻幀是第二個(gè)視頻幀，則通過(guò)如下計(jì)算步驟獲取其排序置換序列:利用札264視頻圖像解碼器對(duì)第一個(gè)視頻幀對(duì)應(yīng)的壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀；利用所述第一個(gè)解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并將所述排序置換序列作為第二個(gè)視頻幀的排序置換序列。若當(dāng)前視頻幀是第二個(gè)視頻幀的后續(xù)視頻幀，則計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列的步驟包括:利用H.264視頻圖像解碼器，對(duì)前視頻幀對(duì)應(yīng)的加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到已置換前解碼幀；計(jì)算所述前視頻幀的排序置換序列的逆序列，并利用所述逆序列對(duì)所述已置換前解碼幀進(jìn)行置換，得到前視頻幀對(duì)應(yīng)的前解碼幀；利用所述前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并將所述排序置換序列作為當(dāng)前視頻幀的排序置換序列。
[0082]在所述步驟104之后，還包括接收所述壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀的步驟，包括:
[0083]步驟105、順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列。
[0084]步驟106、利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀序列中的每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和已置換解碼幀序列。
[0085]步驟107、利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
[0086]所述的得到當(dāng)前解碼幀的步驟包括:按照所述逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
[0087]利用遞歸排序算法計(jì)算排序置換序列。具體地 說(shuō)，通過(guò)拷貝每個(gè)解碼幀，得到關(guān)于每個(gè)解碼幀的從最低位像素到最高位像素的像素序列；通過(guò)從最高位像素開(kāi)始的像素遞歸地與從最低位像素開(kāi)始的像素進(jìn)行交換，得到新的像素序列；根據(jù)新的像素序列生成與其對(duì)應(yīng)的排序置換序列。
[0088]進(jìn)一步說(shuō)，當(dāng)相機(jī)從當(dāng)前解碼幀移動(dòng)至其他解碼幀時(shí)，根據(jù)水平方向的移動(dòng)量和垂直方向的移動(dòng)量，調(diào)整由當(dāng)前解碼幀計(jì)算得到的排序置換序列。
[0089]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸模型發(fā)送端實(shí)現(xiàn)示意圖，如圖2所示,原始視頻巾貞序列為I1, I2,…，Im，具體步驟如下:
[0090]第I步:采用標(biāo)準(zhǔn)的H.264視頻圖像編碼器，對(duì)第一個(gè)視頻幀I1進(jìn)行壓縮編碼，得到壓縮視頻幀C(I1)，并采用標(biāo)準(zhǔn)的H.264視頻圖像解碼器對(duì)C(I1)進(jìn)行解壓縮得到第一個(gè)解碼幀I' 2=D(Cd1)),然后根據(jù)F1計(jì)算得到獨(dú)有的排序置換序列S ' i，并將所述S'工作為第二個(gè)視頻幀的排序置換序列。
[0091]第2步:通過(guò)安全通道ChS將C(I1)發(fā)送到接收端。
[0092]第3步:采用5 ' i對(duì)第2個(gè)視頻幀I2進(jìn)行排序置換，并采用標(biāo)準(zhǔn)的H.264視頻圖像編碼器進(jìn)行壓縮編碼，得到C( S ': (I2))，然后通過(guò)普通通道ChR發(fā)送給接收端。
[0093]第4步:采用標(biāo)準(zhǔn)的H.264視頻圖像解碼器，對(duì)第2個(gè)視頻幀的加密壓縮結(jié)果C(s' i (I2))進(jìn)行解碼，得到I' 2=d(c(s' i (I2)))，然后再對(duì)解碼結(jié)果I' 2進(jìn)行解密，得到解碼幀I" 2=(s'2)，并根據(jù)I" 2計(jì)算得到其獨(dú)有的排序置換序列2，將所述s" 2作為第三個(gè)視頻幀的排序置換序列。
[0094]第5步:對(duì)后續(xù)的幀Ii, i=3,...，m進(jìn)行如下操作:
[0095]A)計(jì)算C( S " (Ii)),并通過(guò)普通通道ChR發(fā)送給接收端；
[0096]B)計(jì)算 I' i=D(C(S " H(Ii)))；
[0097]C)計(jì)算 I" ,= (5 " H〉-1 (I' J ；
[0098]D)根據(jù)I" i計(jì)算排序置換序列S ",，并將所述8 " i作為第i+1個(gè)視頻幀的排序置換序列。
[0099]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸模型接收端實(shí)現(xiàn)示意圖，輸入為壓縮視頻幀C(I1)和加密壓縮視頻幀序列C(S，i(I2))，c(s" 2(I3))，...，C(S " M(IJ)，具體步驟如下:
[0100]第I步:接收端采用標(biāo)準(zhǔn)的H.264視頻圖像解碼器器對(duì)壓縮視頻幀C(I1)進(jìn)行解碼，即計(jì)算D(C(I1))=I' i ≈ I1，并根據(jù)得到的解碼幀I S計(jì)算其獨(dú)有的排序置換序列6 / i，以便使用所述S'i (I2))的解碼結(jié)果進(jìn)行逆排序置換。
[0101]第2步:根據(jù)C(s' i (I2))計(jì)算 I' 2=D(C(S' i(I2)))。
[0102]第3步:計(jì)算I2 -I" 2=(S '2)。
[0103]第4步:根據(jù)I" 2計(jì)算恢復(fù)出獨(dú)有的排序置換序列5 " 2。
[0104]第5步:對(duì)于后續(xù)接收到的每一個(gè)加密壓縮視頻幀C(S " δ1(Ii)),收端進(jìn)行如下操作進(jìn)行解密和解碼:
[0105]A)對(duì) C(S " H(Ii))進(jìn)行解碼得到 I' i=D(C(S " H(Ii)))；
[0106]B)對(duì)解碼的結(jié)果進(jìn)行逆排序置換得到第i幀的解密結(jié)果
Ii -I" i=(δ" ya1 i)；
[0107]C)如果i〈m，則根據(jù)I" i計(jì)算排序置換序列8 " ia
[0108]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法第二原理框圖，如圖4所示，步驟包括；
[0109]步驟401、順序接收并保存來(lái)自信源的原始視頻幀序列
[0110]步驟402、在所述原始視頻幀序列中，計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列
[0111]步驟403、利用所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行直方圖隱藏的加密壓縮處理，得到用于傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
[0112]若當(dāng)前視頻幀是所述原始視頻幀序列中的第一個(gè)視頻幀，則利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)其進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)安全通道傳輸?shù)膲嚎s視頻幀。
[0113]所述的直方圖隱藏的加密壓縮處理的步驟包括:利用所述原始視頻幀序列中的當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀；讀取在前進(jìn)行置換并保存的已置換前視頻幀；將所述的已置換當(dāng)前視頻幀減去所讀取的已置換前視頻幀，得到直方圖隱藏的已置換視頻幀；利用札264視頻圖像編碼器，對(duì)所述直方圖隱藏的已置換視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)普通通道傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。此時(shí)，對(duì)于接收端，接收所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀的步驟包括:順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列；利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀序列中每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和直方圖隱藏的已置換解碼幀；將直方圖隱藏的已置換當(dāng)前解碼幀加上在前得到并保存的已置換前解碼幀，得到已置換當(dāng)前解碼幀；利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
[0114]或者，所述的直方圖隱藏的加密壓縮處理的步驟包括:將當(dāng)前視頻幀減去前視頻幀，得到直方圖隱藏的當(dāng)前視頻幀；利用所述原始視頻幀序列中的當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)直方圖隱藏的當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到直方圖隱藏的已置換當(dāng)前視頻幀；利用
H.264視頻圖像編碼器，對(duì)所述直方圖隱藏的已置換當(dāng)前視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)普通通道傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。此時(shí)，對(duì)于接收端，接收所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀的步驟包括:順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列；利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列中每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和直方圖隱藏的已置換解碼幀；利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)直方圖隱藏的已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到直方圖隱藏的當(dāng)前解碼幀；將所述直方圖隱藏的當(dāng)前解碼幀加上前解碼幀，得到當(dāng)前解碼幀。
[0115]進(jìn)一步說(shuō)，所述步驟402中計(jì)算前視頻幀的排序置換序列的步驟可參考圖1中所描述的相關(guān)步驟，具體地說(shuō)，若當(dāng)前視頻幀是第二個(gè)視頻幀，則通過(guò)如下計(jì)算步驟獲取其排序置換序列:利用札264視頻圖像解碼器對(duì)第一個(gè)視頻幀對(duì)應(yīng)的壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀；利用所述第一個(gè)解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并將所述排序置換序列作為第二個(gè)視頻幀的排序置換序列。若當(dāng)前視頻幀是第二個(gè)視頻幀的后續(xù)視頻幀，則計(jì)算其排序置換序列的步驟包括:則通過(guò)對(duì)直方圖隱藏的加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮和解密等處理，得到前視頻幀對(duì)應(yīng)的前解碼幀，利用所述前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并將所述排序置換序列作為當(dāng)前視頻幀的排序置換序列。也就是說(shuō)，通過(guò)對(duì)加密壓縮視頻幀進(jìn)行直方圖隱藏的加密壓縮處理的逆處理，得到解碼幀，利用所述解碼幀，計(jì)算出排序置換序列，并將所述排序置換序列作為后一個(gè)視頻幀的排序置換序列。
[0116]進(jìn)一步說(shuō)，利用遞歸排序算法計(jì)算排序置換序列。具體地說(shuō)，通過(guò)拷貝每個(gè)解碼幀，得到關(guān)于每個(gè)解碼幀的從最低位像素到最高位像素的像素序列；通過(guò)從最高位像素開(kāi)始的像素遞歸地與從最低位像素開(kāi)始的像素進(jìn)行交換，得到新的像素序列；根據(jù)新的像素序列生成與其對(duì)應(yīng)的排序置換序列。
[0117]進(jìn)一步說(shuō)，當(dāng)相機(jī)從當(dāng)前解碼幀移動(dòng)至其他解碼幀時(shí)，根據(jù)水平方向的移動(dòng)量和垂直方向的移動(dòng)量，調(diào)整由當(dāng)前解碼幀計(jì)算得到的排序置換序列。
[0118]圖4具體闡述了直方圖隱藏的擴(kuò)展視頻加密壓縮傳輸模型，在基本算法模型中當(dāng)準(zhǔn)排序幀(即已置換視頻幀)通過(guò)普通通道傳輸時(shí)直方圖信息是可知的。從安全性角度來(lái)看，往往需要隱藏直方圖。最開(kāi)始第I個(gè)視頻幀是通過(guò)安全通道進(jìn)行傳輸?shù)?，這相當(dāng)于最初的直方圖是秘密的，因此如果將當(dāng)前準(zhǔn)排序幀減去前準(zhǔn)排序幀，就可以達(dá)到隱藏當(dāng)前幀視頻圖像的直方圖的目的。
[0119]假設(shè)有兩個(gè)大小為wXh的視頻幀I和J,兩幀的差記為A (I, J)，定義如下:
[0120]
【權(quán)利要求】
1.基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟: 順序接收并保存來(lái)自信源的原始視頻幀序列； 在所述原始視頻幀序列中，計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列； 利用所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀； 通過(guò)利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)所述的已置換當(dāng)前視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 若當(dāng)前視頻幀是所述原始視頻幀序列中的第一個(gè)視頻幀，則利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)其進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)安全通道傳輸?shù)膲嚎s視頻幀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的得到已置換當(dāng)前視頻幀的步驟包括: 按照所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列中的每個(gè)元素的序號(hào)，依次對(duì)當(dāng)前視頻幀的相應(yīng)像素進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列的步驟包括: 利用H.264視頻圖像解碼器，對(duì)前視頻幀對(duì)應(yīng)的加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到已置換前解碼幀；. 計(jì)算所述前視頻幀的排序置換序列的逆序列，并利用所述逆序列對(duì)所述已置換前解碼幀進(jìn)行置換，得到前視頻幀對(duì)應(yīng)的前解碼幀； 利用所述前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并將所述排序置換序列作為當(dāng)前視頻幀的排序置換序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列的步驟還包括: 利用H.264視頻圖像解碼器對(duì)第一個(gè)視頻幀對(duì)應(yīng)的壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀； 利用所述第一個(gè)解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并將所述排序置換序列作為第二個(gè)視頻幀的排序置換序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括接收所述壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀的步驟，具體為: 順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列； 利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀序列中的每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和已置換解碼幀序列； 利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的得到當(dāng)前解碼幀的步驟包括: 按照所述逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
8.基于排序置換的低碼率H.264視頻加密壓縮傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟:順序接收并保存來(lái)自信源的原始視頻幀序列； 在所述原始視頻幀序列中，計(jì)算當(dāng)前視頻幀的排序置換序列； 利用所述當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行直方圖隱藏的加密壓縮處理，得到用于傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括: 若當(dāng)前視頻幀是所述原始視頻幀序列中的第一個(gè)視頻幀，則利用H.264視頻圖像編碼器對(duì)其進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)安全通道傳輸?shù)膲嚎s視頻幀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述的直方圖隱藏的加密壓縮處理的步驟包括: 利用所述原始視頻幀序列中的當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到已置換當(dāng)前視頻幀； 讀取在前進(jìn)行置換并保存的已置換前視頻幀； 將所述的已置換當(dāng)前視頻幀減去所讀取的已置換前視頻幀，得到直方圖隱藏的已置換視頻幀； 利用H.264視頻圖像編 碼器，對(duì)所述直方圖隱藏的已置換視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)普通通道傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括接收所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀的步驟，包括: 順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列； 利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀序列中每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和直方圖隱藏的已置換解碼幀；將直方圖隱藏的已置換當(dāng)前解碼幀加上在前得到并保存的已置換前解碼幀，得到已置換當(dāng)前解碼幀； 利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到當(dāng)前解碼幀。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述的直方圖隱藏的加密壓縮處理的步驟包括: 將當(dāng)前視頻幀減去前視頻幀，得到直方圖隱藏的當(dāng)前視頻幀； 利用所述原始視頻幀序列中的當(dāng)前視頻幀的排序置換序列，對(duì)直方圖隱藏的當(dāng)前視頻幀進(jìn)行置換，得到直方圖隱藏的已置換當(dāng)前視頻幀； 利用H.264視頻圖像編碼器，對(duì)所述直方圖隱藏的已置換當(dāng)前視頻幀進(jìn)行壓縮處理，得到用于通過(guò)普通通道傳輸?shù)募用軌嚎s視頻幀。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括接收所述壓縮視頻幀和所述加密壓縮視頻幀的步驟，包括: 順序接收并保存來(lái)自發(fā)送端的壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列； 利用H.264視頻圖像解碼器，依次對(duì)所述壓縮視頻幀和加密壓縮視頻幀序列中每個(gè)加密壓縮視頻幀進(jìn)行解壓縮處理，得到第一個(gè)解碼幀和直方圖隱藏的已置換解碼幀； 利用前解碼幀，計(jì)算排序置換序列，并利用所述排序置換序列的逆序列中每個(gè)元素的序號(hào)，對(duì)直方圖隱藏的已置換當(dāng)前解碼幀的每個(gè)像素進(jìn)行置換，得到直方圖隱藏的當(dāng)前解碼幀； 將所述直方圖隱藏的當(dāng)前解碼幀加上前解碼幀，得到當(dāng)前解碼幀。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用遞歸排序算法計(jì)算排序置換序列。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述利用遞歸排序算法計(jì)算排序置換序列的步驟包括: 通過(guò)拷貝每個(gè)解碼幀，得到關(guān)于每個(gè)解碼幀的從最低位像素到最高位像素的像素序列； 通過(guò)從最高位像素開(kāi)始的像素遞歸地與從最低位像素開(kāi)始的像素進(jìn)行交換，得到新的像素序列； 根據(jù)新的像素序列生成與其對(duì)應(yīng)的排序置換序列。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述方法，其特征在于，當(dāng)相機(jī)從當(dāng)前視頻幀移動(dòng)至其他視頻幀時(shí)，根據(jù)水平方向的移動(dòng)量和垂直方向的移動(dòng)量，調(diào)整由當(dāng)前視頻幀計(jì)算得到的排序置換序列 。
【文檔編號(hào)】H04L9/00GK103442233SQ201310381489
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】李秋華, 杜鹢, 柏森, 朱桂斌 申請(qǐng)人:李秋華, 杜鹢, 柏森