[发明专利]基于感兴趣区域的H.264视频加密方法

说明书

技术领域

本发明属于多媒体信息安全中信息加密技术领域，具体涉及一种基于感兴趣区域的H.264视频加密方法，通过该方法可以对H.264视频中的感兴趣区域进行实时的局部加密处理，并应用于H.264视频的实时播放。

背景技术

视频因其直观性、广泛性和高信息容量性，在人们生活娱乐和信息交流中占有十分大的比重。然而视频在网络传输中存在着恶意篡改窃听等问题，多媒体安全问题日益突出。

视频加密技术是视频数据保护领域一项重要的技术。视频加密技术是通过对编码后的视频数据流或者中间编码过程中数据的改变，使无解密密钥或者解密密钥错误的情况下，视频解码器无法正确的解码视频数据流或者解码后的视频无法正常的阅览。视频加密技术能够有效的保护视频内容，防止不法之徒窃取和篡改数据。视频加密技术的诸多特点和优点，已经受到了各国政府机关、情报部门、军事单位等的广泛关注和支持研究。因此视频加密技术的研究对于保障国家、军队、企业等的安全具有十分重要意义。

H.264作为新一代视频编码标准，相比于以往的视频压缩标准，H.264具有更高的压缩效率和良好的网络适应性。在图像重建质量相同时，H.264能够节省30％至50％的码率。H.264标准因其优异的性能使其在多媒体应用的各个领域得到广泛的应用，如视频点播、视频监控和视频会议等。因此，基于H.264标准的视频加密技术有着广泛的应用性。

目前绝大多数基于H.264视频的加密方法是将每帧视频全部进行加密，如专利名称为“H.264/AVC压缩域视频加密/解密装置及其加密/解密方法”和名称为“基于CAVLC编码的H.264视频加密方法”都是对整帧视频进行加密的。在一般的视频数据中，往往只需对感兴趣区域进行加密处理就可以达到良好的加密效果，而大量非感兴趣区域是不需要加密的，而传统对整帧视频进行加密的方法同样可以达到加密的效果，但是浪费了宝贵的计算资源和时间。而且在一些特殊的环境场合中，需要播放的视频中有些部分出于某种原因不便观看，传统的对整帧视频进行加密的方法往往不适合。基于以上原因，设计一种能够针对于感兴趣区域局部区域加密的视频加密方法就显得尤为重要。

但目前针对于感兴趣区域局部区域加密的视频加密方法主要存在几方面的问题。一方面，现有针对于感兴趣区域局部区域加密的视频加密方法，都主要通过对感兴趣区域局部区域内的像素值加以处理而使其弥散、模糊或不可见，进而达到加密效果，但这样的加密方法对数据的计算处理量较大，运算处理过程复杂，直接影响加密处理的执行速度，并且由于直接对像素值加以弥散、模糊等处理会导致像素数据的成倍增加，使得加密后码率增长量较大，难以满足视频实时加密和实时播放的需求。另一方面，现有针对于感兴趣区域局部区域加密的视频加密方法，往往存在加密扩散的影响，即被加密区域向非感兴趣区域扩散，造成感兴趣区域加密范围不准确的问题，降低了加密后视频播放的效果。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的在于提出一种基于感兴趣区域的H.264视频加密方法，通过该方法可以对H.264视频中的感兴趣区域进行实时的局部加密处理，用以解决加密的数据计算处理量以及加密后码率增长量较大的问题，能够直接应用于H.264视频的实时播放。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术手段：

基于感兴趣区域的H.264视频加密方法，其特征在于，用于对待加密的H.264视频逐帧地进行感兴趣区域的局部加密处理；包括如下步骤：

A）Hamilton路矩阵生成步骤：

将待加密的H.264视频的图像区域划分为E行F列排布的E×F个宏块区，按照预先设定的巡游方向、巡游次序、巡游步长和巡游起始点，利用骑士巡游算法生成图像区域中各个宏块区的巡游序号，统计利用骑士巡游算法生成各个宏块区的巡游序号的过程中在各个预先设定的巡游方向上的巡游次数l₁,l₂,…,l_k,…,l_K，并由各个宏块区对应的的巡游序号按照各个宏块区的行列排布顺序排列构成Hamilton路矩阵H：

其中，l_k表示利用骑士巡游算法生成各个宏块区的巡游序号的过程中在第k个巡游方向上的巡游次数，k∈{1,2,…,K}，K表示预先设定的巡游方向的数量；Hamilton路矩阵H中的元素h_e,f表示待加密的H.264视频的图像区域中第e行第f列排布位置的宏块区对应的巡游序号，e∈{1,2,…,E}，f∈{1,2,…,F}；

B）逐帧加密处理步骤：