基于感興趣區(qū)域的視頻加解密算法研究.pdf

1、視頻載體的廣泛應用使得視頻內容安全變得越來越重要。在實際應用中，視頻的主要內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)控視頻中的移動人物，新聞報道中的報道對象，影視資料中的主體目標等。包含這些區(qū)域的場景不但關系到個人的隱私，同時也有可能涉及到公司甚至國家安全和利益。因此關于視頻的感興趣區(qū)域加密研究一直是當前視頻應用中的一個熱點方向。針對感興趣區(qū)域加密的方案可以在有效保護視頻內容的基礎上，減少計算的復雜度，降低加解密

2、所需時間，在內容安全和時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)生變動的感興趣區(qū)域進行針對加密。根據(jù)H264編碼標準，本文利用了靈活宏塊排序機制（FMO），將視頻劃分為多個片組進行獨立編碼，在不同視頻幀內通過

3、選擇不同的片組組成可變感興趣區(qū)域對其進行加密，從而實現(xiàn)視頻內容的靈活保護。
　　對于有人臉出現(xiàn)的視頻中，人臉部分的重要性遠遠高于其他背景區(qū)域，因此本文提出了基于人臉對象檢測的感興趣區(qū)域加解密方案。首先，通過人臉檢測算法，實現(xiàn)感興趣區(qū)域的自動確定，并利用FMO機制下的不同片組的組合對感興趣區(qū)域進行加密保護。同時，該加密算法利用了人臉檢測算法和H.264的編碼特點，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，在未經改動的解碼端中依舊可以解碼出感興趣內容獲得保護的視頻，具有對現(xiàn)有解碼平臺的兼容性。
　　對于含有運動對象的視頻，運動目標往往是人們所關注的信息，如監(jiān)控視頻中出現(xiàn)的移動人物，其價值要高于靜止不同的背景。對于類似的場景，本文提出了基于運動對象檢測的感興趣區(qū)域加解密方案。本方案使用混合高斯模型建立實時背景，并利用背景差分獲得運動物

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)域從而進行針對加密。同時，加密算法結合了運動對象的檢測算法和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別和解密，同時加密碼流也依然具有兼容性。
　　對于本文提出的幾種方案，基于H.264/AVC的官方源碼JM18.4，用VC++編程實現(xiàn)了視頻加密和解密算法，并利用國際標準視頻庫的視頻流進行了大量的仿真實驗，分析總結比較了各方案的加密計算代