[发明专利]基于滑动加密窗口的混沌视频加密方法

摘要

基于滑动加密窗口的混沌视频加密方法，涉及视频加密技术领域，为解决现有视频加密方法加密计算开销大，视频加密的快速性与安全性之间的存在矛盾等问题，本发明将混沌系统与视频加密相结合，在提供巨大的密钥空间和极强密钥敏感性的同时，增强了加密方法的抗攻击性能，获得了复杂的非线性动力学特性。本发明所述加密方法在保障安全性的同时，利用滑动加密窗口，选择出最优最有效的加密关键数据，运算速度快，加密效率高，对比不使用滑动加密窗口的选择性视频加密方法，本发明可节约86％以上的计算开销。

主权项

1.基于滑动加密窗口的混沌视频加密方法，该方法由以下步骤实现：步骤一、对视频序列按帧进行分组，获得多组视频；步骤二、将当前组视频的第一帧图像采用混沌系统进行混沌置乱扩散，生成混沌密钥流KeyStream；所述混沌系统的初值与控制参数由用户设定，作为用户密钥；具体过程为：步骤二一、采用复合混沌映射的混沌系统对当前组视频的第一帧图像的红色分量DR，绿色分量DG，蓝色分量DB分别进行混沌置乱，获得置乱后的红色分量矩阵ER，绿色分量矩阵EG，蓝色分量矩阵EB；步骤二二、将步骤二一获得的红色分量矩阵ER，绿色分量矩阵EG，蓝色分量矩阵EB依次进行从上到下，从左到右的矩阵变换，获得重排后的置乱序列S；步骤二三、采用三细胞的量子细胞神经网络超混沌系统对当前组视频的第一帧图像进行扩散，迭代三细胞的量子细胞神经网络超混沌系统，获得迭代后的矩阵，将所述迭代后矩阵进行从上到下从左到右的矩阵变换，生成扩散密钥序列X；步骤二四、将步骤二二获得的置乱序列S和步骤二三获得的扩散密钥序列X采用下式计算，获得扩散序列K；Ki＝mod[round({abs(Xi)‑floor[abs(Xi)]}×1014+Si‑1)，M×N]式中，i＝1，2，...，M×N扩散序列K的长度为M×N；所述M为一帧图像的行像素个数，N为一帧图像的列像素个数；步骤二五、将步骤四获得的扩散序列K与步骤二二中的置乱序列S进行计算，获得混沌流C；对所述混沌流C进行二进制变化，获得混沌密钥流KeyStream；步骤三、采用步骤二所述混沌密钥流KeyStream加密当前帧图像编码语法元素中的帧内预测模式；步骤四、根据视频编码的量化参数QP的值确定运动矢量滑动加密窗口；步骤五、采用步骤二所述混沌密钥流KeyStream加密运动矢量滑动加密窗口中的运动矢量符号位MVDs；步骤六、根据视频编码的量化参数QP的值确定非零系数的滑动加密窗口位置及窗口大小；步骤七、采用步骤二所述混沌密钥流KeyStream加密非零系数滑动加密窗口中的量化系数符号位QCs；步骤八、根据视频编码的量化参数QP的值确定拖尾系数滑动加密窗口；步骤九、采用步骤二所述混沌密钥流KeyStream对拖尾系数滑动加密窗口中拖尾系数符号位T1s进行加密；步骤十、完成当前帧的视频编码；判断当前帧是否为当前组视频中的最后一帧，如果是，取下一组视频，返回步骤二；如果否，取当前组视频中的下一帧图像，返回步骤三；直至完成多组视频的加密。