[发明专利]一种基于层间处理的SHVC视频加密方法

权利要求书

1.一种基于层间处理的SHVC视频加密方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、对输入视频序列进行下采样得到低空间分辨率的序列，并将下采样后得到序列输入到基本层中，使用HEVC编码器对基本层输入的序列进行编码生成基本层编码比特流；

步骤2、对基本层编码比特流进行解码得到基本层的重构图像，并对基本层的重构图像分别进行纹理重采样、运动域重采样和颜色映射后生成层间参考图像；其中，基本层的重构图像进行颜色映射的具体步骤为：

步骤2-1、对基本层的重构图像进行颜色映射，得到三个通道的颜色映射系数，记为LutY、LutU和LutV，其中LutY为亮度映射系数，LutU和LutV为两种不同色度的映射系数；

步骤2-2、分别对步骤2-1中得到的三个通道的颜色映射系数的绝对值进行加密，得到三个通道加密后的颜色映射系数，分别为LutY′、LutU′和LutV′；

步骤2-3、将基本层的重构图像的YUV颜色空间切割成n1*n2*n3个长方体分区；n1、n2和n3均为整数；

步骤2-4、对于每个长方体分区，根据所述步骤2-2中的三个通道加密后的颜色映射系数计算出增强层颜色空间的映射样本值；

步骤3、构建增强层的参考图像列表，并将步骤2得到的层间参考图像放入增强层的参考图像列表中，用于增强层的编码预测；

步骤4、将输入视频序列输入到增强层中，并对输入视频序列进行变换和量化，得到量化变换系数，并记录量化变换单元中4×4大小子块中包含的16个量化变换系数，记为一组系数组，并使用语法元素对每组系数组中的特征进行描述，其中提取出每一组系数组中的两个语法元素：非零系数的绝对值余数M和非零系数的符号信息coeff_sign_flag，且对非零系数的绝对值余数M的二值化结果进行加密以及对非零系数的符号信息coeff_sign_flag进行符号数据隐藏，然后对这两个加密后的语法元素以及每组系数组中剩余的其他语法元素进行熵编码；

其中，对非零系数的绝对值余数M的二值化结果进行加密的具体步骤为：

步骤4-1、采用截断莱斯编码(TR_p)与k阶指数哥伦布编码(EG_k)二值化联合方法对非零系数的绝对值余数M进行二值化，得到二值化后的结果；具体步骤为：

步骤4-1a、计算出语法元素的前缀值和后缀值；语法元素的前缀值prefix_value和后缀值suffix_value的计算公式为：

prefix_value＝min(cMax,M)

suffix_value＝M-cMax

其中，cMax是截断莱斯编码中的截断值，cMax＝4p，为左移运算，p为莱斯参数；

步骤4-1b、使用截断莱斯编码(TR_p)对语法元素的前缀值prefix_value进行编码得到第一子前缀码M1与第一子后缀码N1，使用k阶指数哥伦布编码(EG_k)对语法元素的后缀值suffix_value进行编码得到第二子前缀码M2和第二子后缀码N2，其中，k＝p+1；

步骤4-1c、判断M是否小于cMax，如是，则转入步骤4-1d；如否，则非零系数的绝对值余数M二值化的结果由依次按照先后顺序排列的第一子前缀码M1、第二子前缀码M2和第二子后缀码N2组成；

步骤4-1d、判断p是否等于0，如是，则非零系数的绝对值余数M二值化后的结果由第一子前缀码M1组成；如否，则非零系数的绝对值余数M二值化后的结果由依次按照先后顺序排列的第一子前缀码M1和第一子后缀码N1组成；

步骤4-2、判断步骤4-1得到的二值化后的结果中是否有第一子后缀码N1和/或第二子后缀码N2，如有，则对存在的第一子后缀码N1和/或第二子后缀码N2进行加密，并将加密后的结果替换原第一子后缀码N1和/或第二子后缀码N2，重新组成二值化后的结果；如否，则直接输出二值化后的结果；

对非零系数的符号信息coeff_sign_flag进行符号数据隐藏的具体步骤为：

步骤a、求出一组系数组内所有非零系数的幅值绝对值之和，然后进行奇偶校验，若和值为偶数，则一组系数组内最后一个非零系数的符号被判为‘+’，即SDH＝1；若和值为奇数，则一组系数组内最后一个非零系数的符号被判为‘-’，即SDH＝0；

步骤b、根据步骤a中最后一个非零系数的两种不同符号分别对非零系数的符号信息coeff_sign_flag进行不同加密，得到加密后的非零系数的符号信息coeff_sign_flag′；

步骤5：增强层输入视频序列经过帧内预测、步骤4中的变换、量化和熵编码以及通过步骤3中增强层的参考图像列表实现的帧间预测，得到增强层编码比特流；

步骤6、将步骤1得到的基本层编码比特流和步骤5中得到的增强层编码比特流共同构建成输入视频序列编码后的比特流。