基于感興趣區(qū)域的視頻加解密算法研究.pdf

1、視頻載體的廣泛應(yīng)用使得視頻內(nèi)容安全變得越來越重要。在實(shí)際應(yīng)用中，視頻的主要內(nèi)容往往指的是具有特定意義的區(qū)域，這種區(qū)域被稱之為感興趣區(qū)域，如監(jiān)控視頻中的移動(dòng)人物，新聞報(bào)道中的報(bào)道對(duì)象，影視資料中的主體目標(biāo)等。包含這些區(qū)域的場(chǎng)景不但關(guān)系到個(gè)人的隱私，同時(shí)也有可能涉及到公司甚至國(guó)家安全和利益。因此關(guān)于視頻的感興趣區(qū)域加密研究一直是當(dāng)前視頻應(yīng)用中的一個(gè)熱點(diǎn)方向。針對(duì)感興趣區(qū)域加密的方案可以在有效保護(hù)視頻內(nèi)容的基礎(chǔ)上，減少計(jì)算的復(fù)雜度，降低加解密

2、所需時(shí)間，在內(nèi)容安全和時(shí)間支出上取得良好的平衡。但現(xiàn)有的H.264感興趣區(qū)域加密算法一般只局限于視頻的固定區(qū)域，并且需要額外傳輸位置信息以便在解密過程中正確提取加密區(qū)域。
　　針對(duì)現(xiàn)有的感興趣加密算法存在的問題，本文首先提出了一個(gè)基于可變感興趣區(qū)域的視頻選擇性加密方案，可以鎖定視頻中位置發(fā)生變動(dòng)的感興趣區(qū)域進(jìn)行針對(duì)加密。根據(jù)H264編碼標(biāo)準(zhǔn)，本文利用了靈活宏塊排序機(jī)制（FMO），將視頻劃分為多個(gè)片組進(jìn)行獨(dú)立編碼，在不同視頻幀內(nèi)通過

3、選擇不同的片組組成可變感興趣區(qū)域?qū)ζ溥M(jìn)行加密，從而實(shí)現(xiàn)視頻內(nèi)容的靈活保護(hù)。
　　對(duì)于有人臉出現(xiàn)的視頻中，人臉部分的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他背景區(qū)域，因此本文提出了基于人臉對(duì)象檢測(cè)的感興趣區(qū)域加解密方案。首先，通過人臉檢測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域的自動(dòng)確定，并利用FMO機(jī)制下的不同片組的組合對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行加密保護(hù)。同時(shí)，該加密算法利用了人臉檢測(cè)算法和H.264的編碼特點(diǎn)，使得加密后的區(qū)域具有足夠明顯的特征可以在解密過程中被自動(dòng)判斷提取，這樣

4、就不需要額外的碼流用于傳輸加密區(qū)域位置信息。因此經(jīng)過本方案加密的碼流依舊符合H.264編碼的語法規(guī)則，在未經(jīng)改動(dòng)的解碼端中依舊可以解碼出感興趣內(nèi)容獲得保護(hù)的視頻，具有對(duì)現(xiàn)有解碼平臺(tái)的兼容性。
　　對(duì)于含有運(yùn)動(dòng)對(duì)象的視頻，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)往往是人們所關(guān)注的信息，如監(jiān)控視頻中出現(xiàn)的移動(dòng)人物，其價(jià)值要高于靜止不同的背景。對(duì)于類似的場(chǎng)景，本文提出了基于運(yùn)動(dòng)對(duì)象檢測(cè)的感興趣區(qū)域加解密方案。本方案使用混合高斯模型建立實(shí)時(shí)背景，并利用背景差分獲得運(yùn)動(dòng)物

5、體的位置作為感興趣區(qū)域。然后通過不同片組的組合匹配感興趣區(qū)域從而進(jìn)行針對(duì)加密。同時(shí)，加密算法結(jié)合了運(yùn)動(dòng)對(duì)象的檢測(cè)算法和H.264的編碼原理，在不需要加入額外碼流描述加密位置的情況下依然可以被正確識(shí)別和解密，同時(shí)加密碼流也依然具有兼容性。
　　對(duì)于本文提出的幾種方案，基于H.264/AVC的官方源碼JM18.4，用VC++編程實(shí)現(xiàn)了視頻加密和解密算法，并利用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)視頻庫的視頻流進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗(yàn)，分析總結(jié)比較了各方案的加密計(jì)算代