[发明专利]一种基于H264/SVC视频流的可伸缩认证方法

说明书

本发明公开了一种基于H264/SVC视频流的可伸缩认证方法，通过建立时域层、空域层解码关系图，然后采用邻接表进行存储，并利用邻接表进行拓扑排序，这样重复利用视频逻辑单元(访问单元、不同分辨率的帧)之间的解码依赖关系，能够将视频流中逻辑单元的认证关系与解码依赖关系充分耦合起来，提高了认证的效率。同时，对于在H264/SVC视频流的质量层，采用不均等保护约束的最优分组认证，获得具有最小化代价函数值的分组方案，在提高视频流的质量层可伸缩性认证的同时，认证方法具有最小的通信负载。

技术领域

本发明属于多媒体信息安全技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于H264/SVC(Scalable Video Coding,即可伸缩视频编码)视频流的可伸缩认证方法。

背景技术

视频流认证方法是多媒体信息安全领域中一个重要的研究热点，其目的在于保证视频流在发送方与接收方之间安全地传输。通常视频流认证过程需要发送方在所要发送的视频中加入认证信息，并且将认证信息与视频内容同时传输至接收方；接收方对获得的视频内容，采用接收的认证信息进行完整性验证。视频流认证方法特点在于接收方能够在重构视频内容之前，实现对获得的视频数据包进行安全验证，从而保证恢复出的视频内容具有认证性即视频内容的完整性。

现有的视频流认证方法，根据认证过程中视频流的数据包哈希附着方式与解码关系之间联系，分为基于解码无关的视频流认证方法和基于解码相关的视频流认证方法。

基于解码无关的视频流认证方法，通常将视频流中的数据包视为相互独立的单元，不考虑数据包解码之间的依赖关系，如基于链式、树型、蝴蝶型的流认证方法。此类认证方法由于不考虑视频解码过程，在网络丢包情况下认证效率较差，如接收方获得的视频数据包的认证比例较低，恢复的视频质量较差，并且认证负载过大，认证导致的延迟较大。

而基于解码相关的视频流认证方法，在构造哈希值附着方式时，考虑视频流数据包之间的解码次序，提高了认证方法在网络丢包情况下的认证效率。如文献[ShintaroUeda.H264/AVC Stream Authentication at the Network Abstraction Layer[C].Proceedings of the 2007IEEE Workshop on Information Assurance,New York,2007,IEEE:302-308]提出一种基于H264/AVC的抽象层NAL流认证方法，根据流中的序列参数集、图像参数集和图像片数据包之间的解码依赖关系进行哈希附着。对于H264/SVC视频流的认证，文献[Kianoosh Mokhtarian.Authentication of Scalable Video Streams with LowCommunication Overhead[J].IEEE Transactions on Multimedia,2010,12(7):730-742]提出具有较低通信负载的认证方法，将SVC流中GOP的时域、空域的高层数据单元的哈希序列，经过FEC编码后分别附着到较低一层相应的数据单元之上，而在质量层，采用最小化认证负载方法，寻找对质量层数据单元的分组认证方法；文献[Yifan Zhao.Technique forAuthenticating H264/SVC and its Performance Evaluation over Wireless MobileNetworks[J].Journal of Computer and System Sciences,2014,80(2014):520-532]提出对H264/SVC流中GOP的质量层、空域层高层数据单元的哈希直接附着在较低一层数据单元上，而对于时域层，单个时域层内将所有该层内AU(Access Unit)即访问单元哈希值进行ECC编码后，分别附着在该层每个AU上，再将所有时域层的哈希构成序列进行签名。