一种高效的制造技术

本发明专利技术涉及一种高效的

【技术实现步骤摘要】
一种高效的H264视频流实时加密方法


[0001]本专利技术涉及视频通信
，更确切地说，它涉及一种高效的
H264
视频流实时加密方法
。

技术介绍

[0002]随着科技的不断发展，和视频相关的网络应用越来越多，如视频点播
、
互联网电视
、
视频电话和视频会议等
。
相应的，网络上视频内容的安全也受到了越来越多的关注，例如视频点播服务，希望只有订购了服务的用户才能观看高质量节目；在商业视频会议应用中，会议参与者希望仅允许合法的与会成员能接收音频和视频数据，以保护会议内容的机密性
。
如何保护视频信息安全是一项十分紧迫和重要的工作，具有重要的理论意义和实际应用价值
。
[0003]视频加密，是利用密码学的方法来保护视频信息安全的技术，主要是研究适合视频数据特点的加密算法或加密方法
。
通过加密算法加密后的视频数据，只有拥有解密密钥的授权方才能解密并访问对应视频内容
。
人们对视频的加密已经提出了很多方法
。
根据在视频编码的不同阶段进行加密，可以分为三种：编码前加密
、
编码中加密和编码后加密
。
视频编码前加密，是对
YUV
图像数据进行加密，一般采用传统的文本加密算法
(
如
DES、AES、RSA
和
IDEA
等
)
先加密
YUVr/>数据，然后再对加密后的数据进行正常编码
。
该加密方法的运算量太大，很少采用
。
编码中加密，是指在编码的过程中同时加密，当编码结束后，生成的码流就是加密后的码流
。
编码中加密，一般采用选择性加密算法
(Selective Encryption
，
SE)
，该方法考虑到视频码流数据的自身特性，只选择视频码流数据中少量关键语法元素或结构进行加密
。
如果在视频会议中对视频进行加密，因为要实时编码传输，就只能采用编码中加密
。
编码后加密，是指对已经编码好的
、
可以正常播放的视频文件，进行加密
。
有人采用传统的文本加密算法来加密，将视频文件视为一个普通文本文件，直接用传统文本加密算法进行加密，它需要的计算量很大，占用硬件资源多，加密后的文件大小改变，而且格式无法兼容
。
也有人对编码后的视频文件进行分析，根据不同语法元素来加密
。
[0004]视频码流数据的语法格式是视频编码标准规定的，不同的视频编码标准就有不同的语法格式，因此选择性加密方法是要针对某一个具体的视频编码标准
。
当前主流的视频格式是
H.264/AVC
，近些年，研究者们针对
H.264/AVC
的视频数据加密，做了很多的研究，提出了许多方法，但依然存在以下问题：
(1)
加密算法复杂，计算量大，移动设备硬件资源不够处理
(2)
加密算法复杂导致编码时间长，视频通信无法实时，
(3)
加密后码流格式不兼容，导致标准解码器
crash(4)
加密后的码流数据比没加密的大很多，导致压缩率降低
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出了一种高效的
H264
视频流实时加密方法
。
[0006]第一方面，提供了一种高效的
H264
视频流实时加密方法，包括：
[0007]步骤
1、
采用加密算法
RC4
生成加密密钥流；
[0008]步骤
2、
对
H264
码流中和量化参数相关的参数进行加扰加密；
[0009]步骤
3、
对于帧内编码宏块，对其帧内预测模式进行加扰或加扰加密；
[0010]步骤
4、
对于帧间编码宏块，对其运动矢量和预测运动矢量的差值进行加扰加密；
[0011]步骤
5、
对
H264
码流中的残差系数进行加扰加密
。
[0012]作为优选，步骤1包括：
[0013]步骤
1.1、
用自然数0‑
255
初始化数组
S
‑
box
，通过输入的密钥将
S
‑
box
随机搅乱，确保
S
‑
box
的每个元素都得到处理；
[0014]步骤
1.2、
根据输入密钥再次搅乱
S
‑
box
，生成密钥流的数组
keyStream。
[0015]作为优选，步骤2包括：
[0016]步骤
2.1、
采集图像，进入
H.264
编码阶段；
[0017]步骤
2.2、
对图像参数集
(pic_parameter_set)
中的图像初始化亮度量化参数
(pic_inti_qp_minus26)
进行加扰加密；
[0018]步骤
2.3、
对色度量化参数相对于亮度参数的偏移
(chroma_qp_index_offse)
值进行加扰加密；
[0019]步骤
2.4、
对条带层语法元素条带量化差值
(slice_qp_delta)
和宏块层量化参数
(mb_qp_delta)
进行加扰加密
。
[0020]作为优选，步骤2中，加扰方法包括：根据密钥流当前比特值做不同处理，如果比特值是0，就采用原来符号，若比特值是1，就采用与原来相反的符号；
[0021]加密方法包括：对加扰后的参数进行正常哥伦布码表编码得到
N
位比特，选取
N
位比特中的第一个“1”后的
N/2
位比特，将这
N/2
位比特和密钥流中的当前的
N/2
位比特进行异或加密
。
[0022]作为优选，步骤3中，所述帧内编码宏块为第一行或第一列以外的宏块；
[0023]对于
16x6
的帧内预测模式，仅加扰不做加密，包括：先把预测模式和3进行互补运算，再和色度
、
亮度编码模式一起作为宏块类型进行正常的变长编码；
[0024]对于
4x4
的帧内预测模式，进行加扰加密，包括：则先把预测模式和8进行互补运算，再进行正常的变长编码，生成
N
位二进制比特流，对该比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高效的
H264
视频流实时加密方法，其特征在于，包括：步骤
1、
采用加密算法
RC4
生成加密密钥流；步骤
2、
对
H264
码流中和量化参数相关的参数进行加扰加密；步骤
3、
对于帧内编码宏块，对其帧内预测模式进行加扰或加扰加密；步骤
4、
对于帧间编码宏块，对其运动矢量和预测运动矢量的差值进行加扰加密；步骤
5、
对
H264
码流中的残差系数进行加扰加密
。2.
根据权利要求1所述的高效的
H264
视频流实时加密方法，其特征在于，步骤1包括：步骤
1.1、
用自然数0‑
255
初始化数组
S
‑
box
，通过输入的密钥将
S
‑
box
随机搅乱，确保
S
‑
box
的每个元素都得到处理；步骤
1.2、
根据输入密钥再次搅乱
S
‑
box
，生成密钥流的数组
keyStream。3.
根据权利要求2所述的高效的
H264
视频流实时加密方法，其特征在于，步骤2包括：步骤
2.1、
采集图像，进入
H.264
编码阶段；步骤
2.2、
对图像参数集中的图像初始化亮度量化参数进行加扰加密；步骤
2.3、
对色度量化参数相对于亮度参数的偏移值进行加扰加密；步骤
2.4、
对条带层语法元素条带量化差值和宏块层量化参数进行加扰加密
。4.
根据权利要求3所述的高效的
H264
视频流实时加密方法，其特征在于，步骤2中，加扰方法包括：根据密钥流当前比特值做不同处理，如果比特值是0，就采用原来符号，若比特值是1，就采用与原来相反的符号；加密方法包括：对加扰后的参数进行正常哥伦布码表编码得到
N
位比特，选取
N
位比特中的第一个“1”后的
N/2
位比特，将这
N/2
位比特和密钥流中的当前的
N/2
位比特进行异或加密
。5.
根据权利要求4所述的高效的
H264

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓平，叶海荣，方翠，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：