基于多线程置乱扩散的实时视频加解密方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多线程置乱扩散的实时视频加解密方法及系统，该加密方法包括如下步骤：(1)主线程获取密钥K和原始视频V，主线程以原始视频V中的单帧图像为对象，创建n个加密任务；(2)主线程创建n个子线程，主线程分别调用各个子线程执行加密任务，一个子线程对应一个加密任务；(3)基于子线程完成的加密任务，获取完成加密的单帧图像作为实时视频加密的输出结果。本发明专利技术提供一种基于并行计算的实时视频加密的方法，有效提高视频加密速度，实现视频实时加密效果。视频实时加密效果。视频实时加密效果。

【技术实现步骤摘要】
基于多线程置乱扩散的实时视频加解密方法及系统


[0001]本专利技术涉及图像加密
，具体涉及基于多线程置乱扩散的实时视频加解密方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来,随着信息技术的快速发展,多媒体数据的安全加密技术成为研究热点。视频加密技术在军事领域以及人们的生产生活中有着不可或缺的地位。例如它在军事数据库、保密视频会议、付费电视、健康管理系统、在线私人相册等许多应用中发挥着重要的作用。视频加密速度是实现实时视频加密的关键。由于相邻像素之间的强相关性，传统DES，AES等针对文本的加密算法不适用图像加密。为保证加密图像安全，主流加密算法基于置乱
‑
扩散加解密结构，即图像加密方案执行多轮混淆和扩散，以保护图像免受攻击。但这种操作耗时长，不能满足视频加密的实时性要求。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于多线程置乱扩散的实时视频加解密方法及系统，有效提高视频加密速度，实现视频实时加密效果。该技术方案如下：
[0004]第一方面，提供了一种基于多线程置乱扩散的实时视频加密方法，包括如下步骤：
[0005](1)主线程获取密钥K和原始视频V，主线程以原始视频V中的单帧图像为对象，创建n个加密任务；
[0006](2)主线程创建n个子线程，主线程分别调用各个子线程执行加密任务，一个子线程对应一个加密任务；
[0007](3)基于子线程完成的加密任务，获取完成加密的单帧图像作为实时视频加密的输出结果；
[0008]所述(2)中，子线程执行加密任务包括：对加密任务对应的图像进行a1次置乱、a2轮扩散且a3轮置乱扩散循环，子线程执行加密任务时所需的密钥序列基于密钥K进行双重密钥流生成过程获取。
[0009]进一步的，所述(1)主线程以原始视频V中的单帧图像为对象，创建n个加密任务，包括：主线程获取待加密的单帧图像，将所述单帧图像划分为n个局部图像，每个局部图像的加密作为一个加密任务；
[0010]所述(2)包括：
[0011](211)主线程创建n个子线程，子线程获取执行加密任务时所需的密钥序列，等待主线程唤醒；
[0012](212)主线程唤醒n个子线程执行加密任务；
[0013](213)n个子线程并行执行加密任务，利用多轮置乱和扩散对局部图像进行加密，一个所述子线程对一个局部图像进行加密处理；
[0014](214)子线程加密完成后通知主线程，进入等待；
[0015](215)n个子线程对n个局部图像加密完成，通过主线程输出加密完成的单帧图像。
[0016]进一步的，所述(2)中的置乱，采用离散化Chirikov标准图方法进行图像置换：
[0017][0018]其中(x
i
,y
i
)为图像像素点的位置，(x
i+1
，y
i+1
)为经过置换变化后的像素点位置，N为图像的大小，K为参数，其值越大越好；
[0019]所述子线程执行加密任务中的扩散，采用
[0020][0021]其中c(i)为当前像素的加密结果，k(i)是扩散过程采用的密钥序列，p(i)为当前像素，c(i
‑
1)为前一个加密的像素，N为图像的大小。
[0022]进一步的，所述(1)主线程以原始视频V中的单帧图像为对象，创建n个加密任务，包括：
[0023]主线程创建缓存区；
[0024]主线程将每个单帧图像的加密作为一个加密任务，将多个单帧图像存入缓存区队列；
[0025]所述(2)包括：
[0026](221)主线程创建n个子线程，并创建1个辅助线程，子线程获取执行加密任务时所需的密钥序列；
[0027](222)n个子线程并行执行加密任务，利用多轮置乱和扩散对单帧图像进行加密，一个所述子线程对一个所述单帧图像进行加密处理；
[0028](223)子线程加密完成后，将加密完成的单帧图像通过辅助线程输出。
[0029]进一步的，所述子线程执行加密任务时所需的密钥序列基于密钥K进行双重密钥流生成过程获取，包括：
[0030]主线程根据密钥K采用混沌映射算法生成第一密钥序列P
l1
，l1＝1，2，...，n，n为第一密钥序列中的数据个数，
[0031]子线程根据第一密钥序列中的每个数据分别采用混沌映射算法生成第二密钥序列P
l1l2
，l2＝1，2，...M，M为每个第二密钥序列中的数据个数。
[0032]进一步的，所述混沌映射算法，包括PLCM算法，2DLASM算法。
[0033]第二方面，基于上述实时视频加密方法提供一种实时视频解密方法，包括：主线程创建n个子线程，主线程分别调用各个子线程执行解密任务，一个子线程对应一个解密任务，所述解密任务所需的密钥序列采用子线程执行加密任务时所需的密钥序列。
[0034]进一步的，所述实时视频解密方法，包括：子线程对每个解密任务对应的图像进行a2次扩散逆过程以及a1次置乱逆过程以及a3次循环后得到明文，
[0035]其中扩散的逆运算过程为：
[0036][0037]置乱的逆运算过程为：
[0038][0039]其中(x
i
,y
i
)为当前加密图像像素点的位置，(x
i+1
，y
i+1
)为为经过置换逆变化后的像素点位置，即解密后位置，N为图像的大小。
[0040]第三方面，提供一种基于多线程置乱扩散的实时视频加密系统，包括：
[0041]加密任务创建单元，用于主线程获取密钥K和原始视频V，主线程以原始视频V中的单帧图像为对象，创建n个加密任务；
[0042]加密任务执行单元，用于主线程创建n个子线程，主线程分别调用各个子线程执行加密任务，一个子线程对应一个加密任务；
[0043]加密结果获取单元，用于基于子线程完成的加密任务，获取完成加密的单帧图像作为实时视频加密的输出结果；
[0044]所述加密任务执行单元中，子线程执行加密任务包括：对加密任务对应的图像进行a1次置乱、a2轮扩散且a3轮置乱扩散循环，子线程执行加密任务时所需的密钥序列基于密钥K进行双重密钥流生成过程获取。
[0045]第四方面，提供一种基于多线程置乱扩散的实时视频传输系统，包括视频图像发送设备和视频图像接收设备，所述视频图像发送设备，用于执行上述第一方面所述的基于多线程置乱扩散的实时视频加密方法，所述视频图像接收设备，用于执行上述第二方面所述的基于多线程置乱扩散的实时视频解密方法。
[0046]本专利技术的一种基于多线程置乱扩散的实时视频加解密方法及系统，具备如下有益效果：以原始视频中的单帧图像为对象，创建n个加密任务，基于n个子线程并行n个加解密任务，有效提升了视频加密的速度。
附图说明
[0047]图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多线程置乱扩散的实时视频加密方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)主线程获取密钥K和原始视频V，主线程以原始视频V中的单帧图像为对象，创建n个加密任务；(2)主线程创建n个子线程，主线程分别调用各个子线程执行加密任务，一个子线程对应一个加密任务；(3)基于子线程完成的加密任务，获取完成加密的单帧图像作为实时视频加密的输出结果；所述(2)中，子线程执行加密任务包括：对加密任务对应的图像进行a1次置乱、a2轮扩散且a3轮置乱扩散循环，子线程执行加密任务时所需的密钥序列基于密钥K进行双重密钥流生成过程获取。2.根据权利要求1所述的一种基于多线程置乱扩散的实时视频加密方法，其特征在于，所述(1)主线程以原始视频V中的单帧图像为对象，创建n个加密任务，包括：主线程获取待加密的单帧图像，将所述单帧图像划分为n个局部图像，每个局部图像的加密作为一个加密任务；所述(2)包括：(211)主线程创建n个子线程，子线程获取执行加密任务时所需的密钥序列，等待主线程唤醒；(212)主线程唤醒n个子线程执行加密任务；(213)n个子线程并行执行加密任务，利用多轮置乱和扩散对局部图像进行加密，一个所述子线程对一个局部图像进行加密处理；(214)子线程加密完成后通知主线程，进入等待；(215)n个子线程对n个局部图像加密完成，通过主线程输出加密完成的单帧图像。3.根据权利要求2所述的一种基于多线程置乱扩散的实时视频加密方法，其特征在于，所述(2)中的置乱，采用离散化Chirikov标准图方法进行图像置换：其中(x
i
,y
i
)为图像像素点的位置，(x
i+1
，y
i+1
)为经过置换变化后的像素点位置，N为图像的大小，K为参数；所述子线程执行加密任务中的扩散，采用其中c(i)为当前像素的加密结果，k(i)是扩散过程采用的密钥序列，p(i)为当前像素，c(i
‑
1)为前一个加密的像素，N为图像的大小。4.根据权利要求1所述的一种基于多线程置乱扩散的实时视频加密方法，其特征在于，所述子线程执行加密任务时所需的密钥序列基于密钥K进行双重密钥流生成过程获取，包括：主线程根据密钥K采用混沌映射算法生成第一密钥序列P
l1
，l1＝1，2，...，n，n为第一密
钥序列中的数据个数，子线程根据第一密钥序列中的每个数据分别采用混沌映射算法生成第二密钥序列P
l1l2
，l2＝1，2，...M，M为每个第二密钥序列中的数据个数。5.根据权利要求4所述的一种基于多线程置乱扩散的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，李涛，袁震，李翊菲，赵晋陵，黄林生，江东，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：