基于內容分析的h.264壓縮域分層視頻加密方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于內容分析的H.264壓縮域分層視頻加密方法，步驟包括基于H.264壓縮域的視頻內容分析、碼流分割和不等強度的視頻加密三個部分；該方法首先對視頻內容進行分析，將視頻內容分為運動目標區(qū)域和背景區(qū)域，進一步，又將背景區(qū)域劃分為紋理豐富區(qū)域和不豐富區(qū)域，然后根據分析結果，分別采取不等的加密強度進行保護，以提高視頻加密的針對性，在保證加密安全性的同時，大大降低了加密的計算復雜度，能夠滿足視頻加密的實時性需求。
【專利說明】基于內容分析的H.264壓縮域分層視頻加密方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及多媒體信息安全領域，特別涉及一種基于內容分析的H.264壓縮域分層視頻加密方法。
【背景技術】
[0002]隨著信息化技術的發(fā)展與經濟全球化到來，無論是國防安全、交通安全等涉及公共安全的領域還是住宅安全、人身安全等涉及私人安全領域的問題都成為人們高度關注的重點。視頻監(jiān)控技術作為防治潛在風險，提高安全防范度，確保社會生活穩(wěn)定的重要手段，得到了前所未有的重視。對于國防、外交等某些特定應用場合的監(jiān)控信息而言，一經泄漏可能會造成不可彌補的損失，因此需要保證監(jiān)控視頻信息的安全。
[0003]視頻加密是一種最直接、有效的多媒體信息安全保護手段。由于視頻信息的數據量非常龐大，選擇性加密就成為目前視頻加密的主流方法。與完全加密不同，選擇性加密是有選擇地對數據中的重要信息進行加密，可以在加密安全性和計算復雜度之間達到折中。選擇性視頻加密的關鍵是如何確定視頻中的最重要信息，以最小的加密數據量來保證足夠的安全性。
[0004]通常情況下，視頻的內容千差萬別，不同的視頻所包含的紋理和運動信息存在著很大的區(qū)別，如果對紋理與運動特征相差很大的視頻序列應用相同的加密機制，很顯然會帶來問題:一方面，如果采用加密量較小的選擇性加密機制，則難以有效保證內容復雜視頻的安全性能；另一方面，對于內容簡單的視頻，通過少量數據的加密就可以保證加密的安全性，如果統(tǒng)一采用安全級別較高的加密機制，則會增加計算處理的額外開銷，造成能量和資源的浪費。
[0005]對于監(jiān)控視頻數據來說，目標區(qū)域的信息遠比背景區(qū)域的信息更為重要，因此可以對目標區(qū)域與背景區(qū)域分別采用不等的加密，使得加密更具針對性，在保證目標信息的安全的同時，降低加密所需的計算復雜度。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于利用監(jiān)控視頻的具體特點和安全需求，提出了一種基于內容分析的、適用于H.264壓縮碼流的分層加密方法，該方法首先對視頻內容進行分析，將視頻內容分為運動目標區(qū)域和背景區(qū)域，進一步，又將背景區(qū)域劃分為紋理豐富區(qū)域和不豐富區(qū)域，然后根據分析結果，分別采取不等的加密強度進行保護，以提高視頻加密的針對性，在保證加密安全性的同時，大大降低了加密的計算復雜度，能夠滿足視頻加密的實時性需求。
[0007]為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種基于內容分析的H.264壓縮域分層視頻加密方法，如圖1所示，本發(fā)明包括基于H.264壓縮域的視頻內容分析、碼流分割和不等強度的視頻加密三個部分。
[0008]具體而言，其實現方法通過以下步驟實現的。
[0009]S1、基于H.264壓縮域的視頻內容分析[0010]針對H.264格式的壓縮碼流特點，以GOP (Group of Pictures)為單位，在壓縮域對視頻的內容進行分析與歸類。
[0011]如圖2所示，在H.264壓縮域提取編碼模式、預測模式、運動矢量和預測殘差信息，根據這些信息的統(tǒng)計量將視頻分為運動目標區(qū)域與背景區(qū)域；然后，對已被劃分為背景區(qū)域的碼流數據，又進一步劃分成紋理豐富區(qū)域與紋理不豐富區(qū)域。
[0012]S1.1運動目標檢測
[0013]H.264采用了幀內與幀間兩種預測模式;幀間8X8、幀間8X4、幀間4X8、幀間4X4和幀內4X4往往被定義為小尺寸預測模式SPM(Small Prediction Mode)。假設第t幀中塊By.采用的預測模式為fPM(t，i，j)，其中i和j分別是塊的水平與豎直索引號，t表示幀號，則可以由小尺寸預測模式初步判斷各塊是否可能屬于運動目標；如公式(I)所示，當MaskPM(t，i，j)=l時，表示塊By.是運動目標塊，否則為非目標塊，屬于背景區(qū)域。
[0014]
【權利要求】
1.一種基于內容分析的H.264壓縮域分層視頻加密方法，其特征在于:該方法包括基于H.264壓縮域的視頻內容分析、碼流分割和不等強度的視頻加密；具體而言，其實現方法通過以下步驟實現的； SI基于H.264壓縮域的視頻內容分析； 針對H.264格式的壓縮碼流特點，以GOP為單位，在壓縮域對視頻的內容進行分析與歸類； S1.1運動目標檢測； H.264采用了幀內與幀間兩種預測模式；假設第t幀中塊Biij采用的預測模式為fp?(t, i, j)，其中i和j分別是塊的水平與豎直索引號，t表示幀號，則可以由小尺寸預測模式初步判斷各塊是否可能屬于運動目標；
【文檔編號】H04N19/46GK103716637SQ201410018000
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權日:2014年1月15日
【發(fā)明者】卓力, 張強, 沈浩杰, 李曉光, 張菁 申請人:北京工業(yè)大學