[发明专利]一种基于H264/SVC视频流的可伸缩认证方法

权利要求书

1.一种基于H264/SVC视频流的可伸缩认证方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、建立时域层、空域层解码关系图并进行拓扑排序

1.1)、根据H264/SVC视频流的编码规则，建立GOP(Group of Pictures)中时域层的解码关系图：

定义时域层的解码关系图为一个有向图G(v,e)，其中顶点集合v表示时域层AU(AccessUnit，即访问单元)集合即一个访问单元为一个顶点，边集合e表示时域层AU之间的解码依赖关系；顶点集合v中的顶点{v₁,v₂,…,v_n}的序号即下标与访问单元的解码次序一致；采用有向边v_i→v_j表示顶点v_j解码依赖于顶点v_i，即只有当顶点v_i正确接收后，顶点v_j才能实现解码用于恢复视频帧图像；

采用邻接表存储时域层的解码关系图：定义邻接表为L，将顶点集合v中的每一个顶点表示为一个表头结点，表头结点中{OutDegree,*EdgeFirst}分别表示该顶点的出度值和链接边域，表结点{VertexID,*Next}分别表示所有指向该顶点边对应的顶点序号和指针域，即表结点是该顶点解码所依赖的顶点，并且所有指向该顶点边对应的顶点的序号即表结点序号构成一个链表；

1.2)、根据邻接表L中元素取值，对时域层的解码关系图中顶点进行拓扑排序，以获取相应的认证哈希值附着方式：

1.2.1)、定义拓扑排序输出序列为Sort，定义存放表结点序号的集合为P，Sort与P初始值均为空；

通过遍历邻接表表头结点，将所有出度值为0的表头结点对应的顶点序号入栈；

1.2.2)、拓扑排序：若栈为空，则输出Sort；否则从当前栈出栈一个顶点序号，并赋值到i；

1.2.3)、将邻接表中第i个表头节点L[i]的链表中所有的表结点中的顶点序号(即链接边域*EdgeFirst所指向的链表中的表结点中的顶点序号VertexID)存放于集合Q，若集合Q为空，执行1.2.4)；否则从集合Q中选择最大值，将其赋值到j中；

将哈希值附着关系添加至Sort中，即Sort＝Sort||i＜j，关系i＜j表示顶点v_i的哈希值应附着在顶点v_j之后；

对集合Q中，将所有表结点序号对应表头节点的出度值减1，若某一表结点序号q，其对应表头节点的出度值L[q].OutDegree减1等于0，则将表结点序号q入栈，最后置集合Q为空，返回到步骤1.2.2)；

1.2.4)、执行Sort＝Sort||i，即所处理的是最后一个顶点，将对其直接进行哈希并签名；

对于空域层的解码关系图的建立与拓扑排序，除顶点集合v为不同分辨率视频帧的集合外，其他过程与时域层的解码关系图相同；

(2)、对质量层数据单元进行不均等保护约束的最优分组认证

在对质量层MGS(medium grain scalability，中等粒度可伸缩)数据分组优化采用迭代过程进行求解时，迭代过程采用代价函数为：

其中，N为质量层MGS分组数据总的长度，x_i'表示第i'个分组的长度，cost(I,N)表示对长度为N的质量层MGS数据进行I个分组时所带来的代价，cost(I-1,N-x_k)表示对去除掉第k个分组的质量层MGS数据进行I-1个分组时所带来的代价；

其中，为第k个分组带来的代价；

其中，s表示认证单个分组所需要的哈希大小；x_k表示第k个分组的长度；参数b表示传输质量层MGS数据一个字节所需要的带宽消耗，其计算公式为：

b＝size/d(f)

d(f)表示传输时域层AU所需的时间，取值为视频编码的帧率的倒数；size表示1个字节的大小，p(x)表示网络信道带宽分布概率密度函数；参数B_I-1表示为前I-1个质量层MGS数据分组所需要的带宽，即：

其中，x_t表示第t个分组的长度；

(3)、对H264/SVC进行逻辑单元哈希附着

对步骤(1)获得的GOP中时域层、空域层拓扑排序即哈希认证附着方式，以及步骤(2)获得的质量层MGS数据分组大小集合，首先对GOP中的质量层的分组数据进行认证，再对空域层数据进行认证，最后对时域层数据进行认证，并且对时域层中的基础层哈希进行签名；签名数据包、认证信息数据包根据质量层、时域层、空域层编号分别添加至H264/SVC视频流的相应位置中；

接收方对获得的H264/SVC视频流或子流，首先从签名数据包获得合并签名GOP所有的哈希；对于单个GOP，按照已获得的哈希对后续的时域层、空域层和质量层数据进行完整性验证，其过程与认证信息添加过程相反；若认证信息的哈希值与计算数据单元得到的哈希值相等，则采用该数据单元进行解码，否则丢弃该数据单元。