[发明专利]一种基于感兴趣区域的HEVC视频加密方法

说明书

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HEVC视频加密方法。本发明首先通过检测待编码视频帧中的感兴趣区域位置，根据感兴趣区域位置确定Tile划分，接着在熵编码过程中，选择对感兴趣区域所在Tile的部分语法元素加密。为避免视频区域加密误差漂移造成非加密区域的失真，编码过程中还需要对运动估计和MV预测模式进行限制。本发明方法相对于预先Tile划分的感兴趣区域视频加密方法，可以对视频帧中的感兴趣区域进行更精确地定位，并减少需要加密的数据量。

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HEVC视频加密方法。

背景技术

近年来，随着互联网和多媒体技术的快速发展。视频信号因其信息承载量较大、信息传递直观高效等特性在生活中得到了广泛应用。但现实生活中视频信息泄露的案例也并不少见，泄露的隐私信息如果被非法使用，可能会对受害者造成巨大损失和伤害，泄露的信息有些甚至涉及商业机密和国家安全。因此，视频信息加密对保障企业、国家的信息安全具有十分重要的意义。

HEVC作为新一代视频编码标准，具有优异的视频压缩性能和良好的网络适应性，相比于上代H.264标准，在相同视频质量下可以减少50％的视频码流。HEVC标准因其优异的性能已经在视频监控，在线会议等方面有着较为广泛的应用。因此，研究基于HEVC的视频加密有着巨大的应用价值。

目前针对HEVC编码视频的加密方法中，较多是对内容不加区分的全帧画面进行加密，全帧加密一般计算复杂度较高、加密时间相对较长。有些应用场景下对视频的感兴趣区域加密更符合应用需求，如对于具有隐私保护功能的视频监控系统，既需要对反映个人身份的隐私信息进行保护，也需要识别受监控人员的行为。因此，设计一种基于HEVC标准的视频感兴趣区域加密的方法具有十分重要的现实意义。

目前对视频感兴趣区加密的方法中，大部分是针对H.264标准设计，利用H.264标准中的灵活宏块重排(FMO)机制实现视频区域加密。但HEVC编码标准不使用FMO机制，并且引入了递归的四叉树编码结构，熵编码部分的设计与先前的编码标准相比也有较大区别。针对H.264编码设计的感兴趣区域加密方法无法用于HEVC编码视频的感兴趣区域加密。还有一部分方法在像素域通过伪随机替换，模糊化等方式保护感兴趣区域，此类方法虽然可以和不同编码标准较好地结合，但像素域加密的方法打破了视频原始区域的图像相关性，后续编码时会造成码率上升，并且感兴趣区域密文信息经过有损编码后很难恢复原始信息。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于感兴趣区域的HEVC视频加密方法，本方法可以对HEVC视频中的感兴趣区域进行实时加密处理。加密后视频的码率增长较小、加密过程计算复杂度较低，并且具有格式兼容性，能够直接使用标准HEVC解码器进行感兴趣区域加密后视频的播放。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种基于感兴趣区域的HEVC视频加密方法，如下步骤：

1)初始化待加密Tile索引变量TileEncryption_idx＝9，待加密Tile索引变量TileEncryption_idx2＝9，全帧加密标志变量FrameEncryption_flag＝0；

2)按序读取待编码的原始YUV视频序列中的一帧，将该帧定义为当前帧；其中，所述帧高度记为FrameHeight，帧宽度记为FrameWidth；

3)判断当前帧是否存在感兴趣区域，如果存在感兴趣区域，转步骤4)，否则转步骤7)；

4)根据感兴趣区域位置对当前帧进行Tile划分；