[发明专利]选择性数据加密的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及数据加密，具体涉及以分组化比特流形式组织的图像数据的加密。

背景技术

本节旨在向读者介绍与以下描述和/或要求保护的本发明的各方面有关的现有技术的各方面。相信此处的讨论有助于向读者提供背景知识，以便更好地理解本发明的各个方面。因此，应当理解的是应该据此阅读这些说明，而不应将这些说明视为对现有技术的认可。

作为示意示例，下面的描述涉及分组化视频数据流的保护，诸如那些通过例如JPEG2000编码而获得的视频数据流。然而，技术人员将认识到本发明的数据保护也可以用于在具有必要属性的分组中传输数据的类似领域。

一直以来已知通过加密来对数据进行保护，特别是在条件访问电视系统中。图1示出了内容访问控制的传统现有技术方法。首先使用标准压缩编码器对视频信号CNT进行编码110，并且然后通过对称加密标准(例如DES、AES、或IDEA)对所产生的比特流CNT’进行加密120。然后通过接收器接收已加密比特流[CNT’]，该接收器对已加密数据进行解密130以获得编码比特流CNT’，对此编码比特流CNT’进行解码140从而获得至少从理论上来说与原始视频信号一样的视频信号CNT。在这种方法中，所谓的完全分层、压缩以及加密是完全独立的过程。假设明文中的所有符号或比特是具有同等重要性的，即，符号是均匀分布的，该媒体比特流作为传统的明文数据进行处理。

当内容的传输不受约束时，这种方案是适当的，但是，在资源(例如存储器、功率或计算能力)有限的情况下看起来就不适当了。例如，另一种方式是有时希望提高例如处理器处理已加密数据的能力。

此外，许多研究表明了图像和视频内容的具体特征(高传输速率和有限的允许带宽)，判定针对这样的内容的标准密码技术的不足。这已经使得研究者探索一种新的保护内容安全的方案(命名为“选择性加密”、“部分加密”、“软加密”或“感知加密”)，通过比特流的子集应用加密，以期望在没有对已加密子集进行解密的情况下所得到的部分加密的比特流是无用的。一般方法是将内容分成两个部分：第一部分是信号的基本部分(例如离散余弦变换DCT分解中的直流DC系数，或离散小波变换DWT分解中的低频率层)，这允许重构原始信号的清晰但是低质量的版本；以及第二部分，可以被称作“增强”部分(例如，图像的DCT分解中的交流AC系数，或DWT中的高频层)，这允许恢复图像的精细细节并重构原始信号的高质量版本。根据这种新方案，仅加密基本部分，而以未加密的形式来发送增强部分，或在一些情况中以具有轻量加扰的形式发送增强部分。目的在于保护内容而不是二进制流本身。

图2示出了根据现有技术的选择性加密。如图1所示来执行编码和解码。在选择性加密中，根据选择性加密参数240对编码比特流CNT’进行加密220。如上所述，例如，这些参数可以表明仅应对DC系数或低频层进行加密，而应保持编码比特流CNT’的其余部分未加密。然后根据选择性加密参数240来(部分地)解密230部分加密的比特流[CNT’]。