一种基于新时空混沌系统的视频加密算法.pdf

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1、10申请公布号CN104093029A43申请公布日20141008CN104093029A21申请号201410349710522申请日20140722H04N19/46201401H04N19/61201401H04N19/1320140171申请人哈尔滨工业大学（威海）地址264209山东省威海市文化西路2号72发明人佟晓筠李凌昊王翥张淼刘杨54发明名称一种基于新时空混沌系统的视频加密算法57摘要一种基于时空混沌系统的H264视频加密算法，属于多媒体信息安全技术领域本发明。针对H264视频加密算法很难同时满足实时性、高安全性、复杂度低的要求。本发明通过设计复杂时空混沌系统模型,构造复合混。

2、沌密码算法,设计生成更为安全的不易被攻破的加密伪随机序列同时通过选择加密控制技术,对帧内帧间预测模式,CAVLC编码过程编码前的残差数据扫描顺序及编码中的多处关键数据进行加密。理论分析和实验结果表明,本发明算法加密速度快,安全性高,对压缩比影响小,同时做到了保持视频格式的无损性，具有广泛的应用前景和实用价值。51INTCL权利要求书1页说明书12页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书12页附图5页10申请公布号CN104093029ACN104093029A1/1页21一种基于时空混沌系统的H264视频加密算法，其特征在于，首先设计两个加密模块，分别为选。

3、择加密控制模块和时空混沌加密模块，在加密控制模块中，选择较为常用的LOGISTIC方程生成一个伪随机序列流，通过该序列用以在加密这些位置时进行判断，根据伪随机序列的奇偶性来确定选择加密H264视频编码过程中帧内预测模式、帧间分块模式，CAVLC编码过程前残差数据扫描顺序及编码中的多处关键数据进行加密；而通过设计复杂的时空混沌加密模块，构造符合混沌密码算法，设计生成更为安全的不易被攻破的加密伪随机序列。2根据权利要求1所述的一种视频加密方案的模块设计方法，其特征在于，选择加密控制模块与时空混沌加密模块相结合，导致每次加密过程的不确定性，提高了加密算法的多变与抗攻击性。3根据权利要求1所述的一种时。

4、空混沌加密模块的设计方法，其特征在于，模块选用了基于耦合映像格子模型的时空混沌系统，采用了XI18XI48XI21作为本地方程。4根据权利要求1所示的一种时空混沌加密模块的设计方法，其特征在于，用户密钥的输入处理，迭代消除初值影响方法，伪随机序列截取方式以及对序列进行的函数变换保证了生成的伪随机序列有非常良好的随机性。5根据权利要求1所示的一种视频加密方案的设计方法，其特征在于，方案选择了帧内帧间预测模式、CAVLC编码过程之前的残差数据的扫描顺序以及编码过程中中的拖尾系数符号位和非零系数赋值进行加密或置乱操作。6根据权利要求5所示的一种加密编码过程之前的残差数据的扫描顺序的加密方法，其特征在。

5、于，在整体加密扫描顺序达到加密效果的前提下，对残差数据的扫描特性没有产生较大的影响，进而保证视频编码的压缩性能没有太大的降低。权利要求书CN104093029A1/12页3一种基于新时空混沌系统的视频加密算法技术领域0001本发明属于多媒体信息安全技术领域，具体涉及一种基于时空混沌系统的H264视频加密算法。背景技术0002随着计算机网络技术及无线移动通讯技术的不断发展与创新，数字媒体数据包括图像、声音、视频等在人们的生活中使用也越来越广泛，因此，基于网络传输的多媒体视频应用也变得更加多样化，例如视频会议、视频点播、视频实时监控系统等相关领域。与其他网络传输数据相同，如果视频数据在没有进行加密。

6、的情况就在开放的网络中传输会很容易被人攻击，如数据拦截、信息窃取、数据篡改和数据添删等。视频数据的安全性对于多媒体的应用至关重要，它已经成为目前视频技术发展的障碍。因此，如何既能充分的保证视频服务的便利性，又能实施更加有效的视频加密技术成为了一个亟需解决的问题。0003目前国际上主流的视频压缩技术是H264/AVC是由ITUT和ISO/IEC联合制定的新一代视频编码标准，已经被广泛应用于许多多媒体应用领域，设计基于H264编解码标准，同时尽量不影响压缩编码效率的加密算法是一项极具挑战和困难的工作。H264视频编码数据具有格式特殊性、数据量大、实时应用处理能力要求高等特点，所以需要在设计加密算法。

7、时专门考虑H264的编码格式，而DES、RSA等传统的加密算法已经越来越不适用于H264的加密。目前基于H264编码格式而设计的加密算法的主要研究如下AHN等人根据H264数据编码格式的性质，对帧内预测模式进行了加密置乱，这种方法针对视频中的所有I、P、B帧中的INTRA_44块和INTRA_1616块预测模式分别进行随机加扰，实现了一种高效实时的加密算法，并且该算法对视频数据的压缩比几乎没有影响；SPINSANTE等人则提出了选择部分加密算法，通过选择加密H264视频编码过程中的各种参数包括量化参数，去块滤波系数，帧内预测模式等等，或者对上述参数进行全部加密，这种方案的加密算法安全性不是很高。

8、，一般仅能用于商用，例如付费电视等；合肥工业大学的蒋建国等人，则选择在H264熵编码CAVLC过程中选择加密部分重要参数，同时在指数哥伦布编码过程中加密帧内预测模式，做到了在不影响压缩比的前提下，实现了快速H264加密；WANGY等人则在前人基础上，针对非零系数幅值设计可控加密效果的加密算法，实现了可选加密效果的视频加密方案。0004通过分析不难发现，现有基于H264设计的视频加密算法中，安全性、实时性、压缩比三者相互矛盾。算法实时性高，则安全性相对较低，不足以满足加密安全需求；安全性高的算法，则其加密速度较慢，对视频数据的压缩比影响较大，同样不适用于实际应用。本发明在前人研究的基础上，提出了。

9、一个针对H264编解码格式的基于新型复合时空混沌系统的视频加密算法，该算法在损失极小的压缩效率和压缩比的情况下，设计选用更加复杂的时空混沌系统产生伪随机序列流，选择多处编解码过程中的关键数据进行加密，使得加密算法在保证实时性的同时提供了更高的安全性。说明书CN104093029A2/12页4发明内容0005本发明的目的在于针对现有视频技术存在的不足，提出了一个针对H264编解码格式的基于新型复合时空混沌系统的视频加密算法，该算法在损失极小的压缩效率和压缩比的情况下，设计选用更加复杂的时空混沌系统产生伪随机序列流，选择多处编解码过程中的关键数据进行加密，使得加密算法在保证实时性的同时提供了更高的。

10、安全性，其应用领域极其广泛。0006其中，本发明要求保护的为一个针对H264编解码格式的基于新型复合时空混沌系统的视频加密算法，包括其具体算法内容及具体实施方式，在算法设计上，本发明创新性的采用了时空混沌作为发明中用于加密的伪随机序列生成模型，构造新的本地方程，并对用户密钥进行处理，消除混沌方程迭代影响，生成了随机性、安全性足够高的伪随机序列流；同时，本发明提出了选择加密控制模块，将时空混沌加密模块和选择加密控制模块相结合，导致每次加密过程的不确定性；在加密位置和数据的选择上，在选择帧内预测模式和帧间分块模式以及拖尾系数符号位等传统加密位置的基础上，设计创新了一种基于残差数据块扫描顺序的加密算。

11、法，在不影响原扫描顺序的特性的前提下，置乱了局部的扫描顺序，做到了加密扰乱。最后根据算法内容设计实施具体的操作方式，实现了一种快速加解密视频的H264编解码平台，并保证了其高安全性和可操作性。0007本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是1新时空混沌算法模型采用一维耦合格子模型为XN1I1FXNI/2FXNI1FXNI11式中N为离散化后的时间，I为格子的坐标，表示耦合强度扩散系数，周期性边界条件为XN0XNL。即耦合映像格子系统是一个将时间、空间离散化的动力学系统。00082设计基于新时空混沌的视频加密算法本算法涉及两个主要模块，分别是选择加密控制模块和时空混沌加密模块，加密算法的整体设计。

12、流程图如图1。0009原始视频流进入编码器进行压缩编码，其中帧内预测模式选择、帧间分块模式选择后的模式数据通过选择加密控制模块进行选择加密，其他的编码残差数据进入CAVLC熵编码过程，同样通过选择加密控制模块，对其编码过程中的相关编码系数利用时空混沌系统产生的伪随机序列流进行选择加密。001021选择加密控制模块设计在该模块中，我们选择较为常用的LOGISTIC方程生成一个伪随机序列流。该伪随机序列用在加密这些位置时进行判断，根据伪随机序列的奇偶性来确定选择加密相关待加密数据，当读取的值为1时则对当前对应的帧数据进行加密操作，相反，若为零，则选择当前对应的帧数据进行不加密。具体选择控制如图2所。

13、示，加密选择控制伪随机序列生成器采用公式2作为伪随机序列的生成方程XIXI11XI12其中43569946，X0的范围为0,1；这里为了生成用于选择控制的二值随机序列，本文采用平均值阈值法，按公式3生成序列AVERXI/N说明书CN104093029A3/12页5KEYI0IFXIAVER3其中，N为原始浮点序列总长度，AVER为生成的原始浮点序列的平均值，当当前序列值XI小于AVER的时，生成一位二值序列值KEYI等于0，当XI大于AVER时，则生成一位二值序列KEYI等于1；最终生成的二值伪随机序列KEY用于选择加密控制。0011待加密位置包括帧内预测模式参数、帧间分块模式参数、CAVLC。

14、编码前ZIGZAG重排列残差数据，编码中拖尾系数符号位、非零系数幅值共五部分，通过添加加密控制模块，一方面，每次加密操作的数据并没有增加多少，保证了加密算法的实时性；另一方面，由于又引入了一个选择加密模块，使得本方案变为动态加密，每一次加密子过程的加密数据与加密效果都不一样，使得算法的加密安全性更高，可以取得更好的加密效果。001222时空混沌方程设计与性能分析在设计加密控制模块的基础之上，本发明基于时空混沌系统设计了时空混沌加密模块，如图3所示，该模块通过用户输入密钥，将该密钥送入时空混沌系统，通过时空混沌盒子初始值获取，数据截位，变换，最后生成用于加密的长度为512BIT的伪随机序列流，由。

15、上节看出，耦合映像格子系统是一个将时间空间离散化，但状态变量仍然保持连续的动力学系统。我们这里即选用邻近时空混沌模型XN1I1FXNI/2FXNI1FXNI14式中N为离散化后的时间，I表示格子空间坐标，为耦合强度，取值范围01，FX为局部混沌映射，FX算法选择如下XI18XI48XI215作为局部FX混沌方程，X的取值范围为1,1。0013通过测试本时空混沌中局部混沌映射公式5的相关数据包括LYAPUNOV指数和近似熵指数如表1、表2和表3表1局部混沌映射LYAPUNOV指数对比LOCALMAPPINGLOGISTICXI18XI48XI21LYAPUNOVEXPONENT071881387。

16、0表2近似熵指数对比LOCALMAPPINGLOGISTICXI18XI48XI21APPROXIMATEENTROPY0947312903表3时空混沌4不同本地方程LYAPUNOV指数对比LOCALMAPPING时空混沌模型（FLOGISTIC方程）时空混沌模型4LYAPUNOVEXPONENT0613512817可以看到，与LOGISTIC方程相比，局部混沌映射公式5的相关性能都要好于LOGISTIC方程。而时空混沌是一个复杂的高维混沌系统，其中存在多个正的LYAPUNOV指数能保证所产生的混沌序列的复杂性，能够有效地防止攻击者通过预测混沌序列而实施的攻击。另外，与单个混沌映射相比，由于格。

17、子之间是相互耦合的，在已知各格子当前状态值的情况下，计算格子前一状态的值会更加困难，因而系统具有更好的单向性，使得攻击者攻破难度大大提高，增加了加密系统的安全性。001423基于时空混沌伪随机序列生成算法设计好时空混沌方程模型后，本发明设计用于加密操作的伪随机序列生成方法，用户输入的16BYTE长度的密钥序列KK0K1K2K3K4K5K6K15说明书CN104093029A4/12页6PKIKI01/2566然后利用式6产生16个格子的初始值，分别由数组PKI存储，然后带入以式5作为局部混沌映射的时空混沌方程4迭代50次后，消除初值影响，每次迭代后的格子值由数组NKNI存储。0015这里的时空。

18、混沌系统所产生的伪随机序列流是用来对待加密数据进行异或等加密操作的，所以如何能够生成随机性足够好的伪随机序列是保证本视频加密算法安全性高的重要因素。根据文献14所述，时空混沌模型公式4刚开始所生成的序列随机性不是很好，其分布不是关于0对称的，为了得到平衡性更好的序列，做如下操作首先根据本发明对于时空混沌产生的随机数NKI，按照公式7的方式将某个格子序列与另一个格子序列相减，这样得到的新序列NKNI其分布基本上是关于0对称的。NKNINKNINKN16I1/2,I0,77其中，NKNI为计算后得到的新序列，NKI为第I个格子对应的序列。0016得到新的序列后，再截取小数点后第924BIT的2BY。

19、TE的数据，由于有16个盒子，所以每迭代两次可以产生162BYTE的随机序列，由TEMPLNI存储为了获得更好的随机性，对TEMPLNI序列进行F/G/H/I函数变换，具体如公式891011所示ANEWFA,B,C,DAI013LEVELCODELEVEL11IFLEVEL014接下来计算LEVEL_PREX和LEVEL_SUFX值LEVEL_PREXLEVELCODE/1SUFXLENGTH15LEVEL_SUFXLEVELCODE1SUFXLENGTH16通过查表获取字符串的前缀和后缀完成编码，通过实验，如果加密LEVELCODE值一方面会有可能严重影响编码的压缩效率，另一方面也可能导致加。

20、密后数据不合法无法解密。0023表5LEVEL_PREX的码字表格前缀LEVEL_PREX比特串01101200130001400001500000160000001700000001800000000190000000001100000000000111000000000001120000000000001130000000000000114000000000000001150000000000000001。所以本发明针对LEVEL_PREX进行加密操作，通过对LEVEL_PREX的扰乱，影响编码时对应的码表选择，码表如表5所示，实现对非零系数幅值的加密，其加密过程如下URANDSEQSPA。

21、_CHAOS_GENERATORK,4ENCRP_LEVEL_PREXLEVEL_PREXURANDSEQ17其中，为异或操作，SPA_CHAOS_GENERATOR为由公式4产生的时空混沌迭代函数，K为混沌迭代初始值，4为每次获取4BIT伪随机序列，URANDSEQ为时空混沌迭代生成的伪随机序列，LEVEL_PREX和ENCRP_LEVEL_PREX分别为非零系数幅值的前缀加密前、加密后的值。说明书CN104093029A7/12页90024安全性分析本节的安全性分析是作为本发明实际效果的体现，通过实际的数据分析，可以直观的看到本发明的有益效果。00251视觉安全性分析选取FOREMAN、M。

22、OBILE、AKIYO三个标准序列进行测试，原始图像和加密后的图像分别如图6中显示。0026由于算法中对帧内帧间的预测模式的置乱，熵编码中CAVLC中的残差系数扫描顺序和编码控制系数进行加密扰乱，导致加密前后视频的背影和主要内容信息都已经出现了严重的扰乱而无法识别，达到了很好的加密效果，视觉安全性很高。0027图7所示为针对FOREMAN、MOBILE两个测试序列中，I帧P帧的加密前后对比，通过对比发现，本发明加密算法对H264格式的视频序列有着较好的加密效果，并且由于加密的数据涉及预测模式及CAVLC熵编码过程，其具有上下文影响，对于基于I帧进行帧间预测的P帧其加密效果产生了扩散，加密效果更。

23、好，从视觉上对原视频产生了更加无法识别的图像扰乱。00282密钥安全性分析本发明加密算法针对帧内预测模式、帧间分块模式、残差数据扫描顺序、CAVLC编码操作中的编码系数进行加密，方用户输入的两个密钥，其密钥空间分别为1014和2128，故最后整个加密算法的密钥空间为1014212824621282128，生成使用了加密长度为512BIT的伪随机序列,同时由于视频的数据量巨大,密钥序列进行复位，逐位操作，循环使用，因此采用穷举攻击来解密是极为困难的。同时，由于本发明加密算法增加了一个加密控制模块，主加密模块采用了时空混沌系统，通过设计选择更为复杂的伪随机序列混沌生成系统，提高了用于加密的伪随机序。

24、列的随机性，具有更高的安全性和抗破解性。0029（3）视频图像峰值信噪比PSNR及平均结构相似度MSSIM分析由于视频数据相对于图像数据具有数据量大，结构复杂的特点，所以本发明的视频加密算法与传统的图像加密算法加密所有像素数据不同，在尽量加密少量的控制参数信息的前提下，对视频图像进行扰乱，做到从视觉上无法识别原图像信息的效果，而不对所有的数据进行加密，这样虽然加密安全性相对图像加密有所降低，但是由于视频本身数据量巨大，攻破的难度依然较大。这里对本发明的加密算法编码前后的视频帧图像进行峰值信噪比PSNR及平均结构相似度MSSIM的测试分析。00301峰值信噪比PEAKSIGNALTONOISER。

25、ATIO，PSNR对比分析峰值信噪比PSNR用作测量两个图像或者视频之间的差别，这里我们用PSNR来测量加密压缩的视频数据和未加密压缩视频经过解码后得到的重建原始视频之间的差别，差别越大，PSNR值越小，加密效果越好，PSNR定义如下PSNR10LG2552/MSE18MSE1/WHII,JJI,J219其中图像尺寸为WH，II,J与JI,J分别代表图像I和J中I,J位置的像素值。0031表6加密前后压缩视频重建视频流MSE及PSNR值分析说明书CN104093029A8/12页10表6为加密前后压缩视频的重建视频流之间的MSE值及PSNR值，测试结果显示，三个视频流加密前后的MSE值较大，P。

26、SNR值非常小，较以往的视频加密算法有着更好的加密效果。00322平均结构相似指数MEANSTRUCTURALSIMILARITY，MSSIM对比分析结构相似指数STRUCTURALSIMILARITY，SSIM是另一种测量两幅图像相似性的评价指标，结合了人类视觉系统HVS，弥补了PSNR的不足，更适合针对视频加密算法的评价测试，测量结果更为准确。SSIM指数定义如下SSIMX,Y2XYC12XYC2/X2Y2C1X2Y2C220其中X和Y表示两幅图像的分块,X和Y分别表示X和Y的平均值，X和Y分别表示X和Y的方差，XY为协方差，C1K1L2,C2K2L2，这里K1001，K2003，L是灰度。

27、级。0033本发明加密算法中用MSSIM来评价视频流中提取出的一帧图像的质量MSSIMX,Y1/NSSIMXI,YI21其中X，Y分别代表明文图像和密文图像，XI和YI表示两幅图像对应的第I个分块，是N图像分块的个数，MSSIM越小，两幅图像差别越大，即加密效果越好。0034表7加密前后视频流图像帧MSSIM值对比分析表7所示的为FOREMAN和MOBILE测试序列中不同帧类型的加密前后的MSSIM值测试结果，分别是第一个I帧以及下一个I帧前的两个P帧图像。图8为FOREMAN测试序列前90帧的加密前后图像MSSIM对比值，从图中可以看出，序列第一帧I帧图像的加密前后MSSIM对比值仅为024。

28、5，在仅加密少量控制系数及模式信息的前提下，取得了很好的加密效果。随着接下来每一个P帧都是经过预测编码得来，加密影响不断扩散，MSSIM值也不断变小，到下一个I帧序号为94前，加密前后的图像MSSIM对比值的水平已经降到了0126，指标数据非常好。0035图9为MOBILE测试序列的前15帧加密前后图像MSSIM对比值，由于该序列的图像色彩变化较为细腻，本发明的加密算法的扩散效果更为理想，加密前后的MSSIM值从第说明书CN104093029A109/12页11一帧就保持在01以下，取得了极好的加密效果。0036（4）编码压缩比分析本发明加密算法改进了伪随机序列的生成系统，采用了更为复杂，更不。

29、易被攻破的时空混沌系统，生成的伪随机序列另外增加了一个加密控制模块系统，除此之外，具体加密的视频信息仍旧依然是CAVLC编码过程中不影响压缩、格式操作的编码控制系数、残差系数扫描顺序以及帧内预测模式和帧间分块模式，加密前后参数的数据大小也没有发生变化，但是在预测编码过程中进行加密以及扰乱残差数据扫描顺序，轻度的影响了原有视频数据的编码特性，降低了少量的压缩比。0037表8加密前后压缩比比较表8所示，加密前后的压缩比影响非常小，几乎可以忽略，所以本发明加密方案对原视频编码的压缩比影响极小，在视频实时安全传输等方面有着广泛的应用空间。0038（5）编码计算效率分析本发明算法针对的加密信息依然以视频。

30、编码过程中的编码信息进行加密置乱，保证了加密与编码的过程相结合，极大的减小了加密处理的时延，对复杂度影响很小，整个加密过程主要采用了异或和判断操作，几乎不影响数据编码效率。0039表9加密前后编码时长比较视频序列视频数据大小加密前编码时长加密后编码时长FOREMAN11138KB04636S04707SMOBLIE11138KB03567S03623SAKIYO11138KB04903S04986S表9为三个测试序列加密前后的编码100帧的时长，由表中数据可以看出，加密前后的编码时长基本不会发生较大增加，因此本文方案非常适合H264的实时安全传输的应用实现。0040另外，本发明文算法在提高加密。

31、安全性的同时，并没有对视频流数据中的格式信息和控制信息进行扰乱，所以本发明算法可以很好的保证码率控制，并且能够做到兼容标准码流格式。0041附图说明图1是本发明基于时空混沌的H264视频加密流程总体设计流程图；其中1是待加密编码视频流；2是H264/AVC视频编码压缩开始；3是帧内预测模式；4是帧间分块模式；5是CAVLC熵编码过程；6是选择加密控制；7是置乱/加密8是时空混沌加密模块；9是编码密文流；10是用户密钥输入；11是加密选择控制伪随机序列生成器；12是时空混沌伪随机序列生成器；13是生成伪随机序列K114是生成伪随机序列K2图2是本发明加密选择控制模块的具体流程设计图；说明书CN1。

32、04093029A1110/12页12其中1是待加密编码视频流；2是预测模式编码；3是残差系数；4是CAVLC熵编码；5是帧内预测模式编码CAVLC熵编码过程；6是帧间分块模式编码；7是ZIGZAG残差系数扫描顺序8是拖尾系数符号位；9是非零系数幅值；10是用户密钥输入；11是加选择加密控制伪随机序列生成器；12是选择加密控制伪随机序列流；13是待加密数据图3是本发明时空混沌加密模块的具体流程设计图；其中1是帧内预测模式；2是帧间分块模式；3是用户密钥K；4是时空混沌伪随机序列生成器；5是置乱；6是CAVLC熵编码；7是ZIGZAG残差系数扫描顺序；8是拖尾系数符号位TI_SIGNS；9是非零。

33、系数幅值LEVELS；10是加密；11是编码密文流；图4是H264视频编码ZIGZAG锯齿扫描规则；图5是本发明中对ZIGZAG数据扫描扰乱过程示意图；其中1是时空混沌伪随机序列发生器；2是K1101011100101；3是加密扰乱扫描；图6是本发明针对三个测试视频序列的加密前后效果对比图；其中，图6ABC分别是三个测试序列加密前效果图；图6DEF分别对应的三个测试序列加密后的效果图；图7是本发明针对不同类型的帧进行加密前后的效果对比图；其中，图7ABCD分别是测试序列加密前的效果图；图7EFGH分别是对应的测试序列加密后的效果图；AC的帧类型为I帧，BD的帧类型为P帧；图8是本发明针对FOR。

34、EMAN测试序列前90帧加密后的帧MSSIM值；图9是本发明针对MOBILE测试序列前15帧加密后的SSIM值；图10是本发明针对MOBILE测试序列进行加密前的效果图；图11是本发明针对MOBILE测试序列进行加密后的效果图。具体实施方式0042为了更好地了解本发明的技术方案，以下结合附图对本发明的实施方式作进一步的描述。0043第一步，搭建基于H264视频加密环境，将本发明具体实现在H264相关的编解码器中，搭建好编码加解密环境，完成如图1中，H264编码压缩加密的前期准备；第二步，如图1所示，分别输入用于选择加密控制模块和时空混沌加密模块的用户初始密钥，送入到相应的密钥生成器中，完成加密。

35、系统的初始设置，准备好待编码加密的原始视频流，如MOBILEYUV,准备开始编码加密过程；第三步，运行编码器，将待加密编码原始视频送入编码器中，编码器开始执行编码加密过程，系统生成两个用于选择和加密的伪随机序列流，同时，按照图2和图3所示，在原始视频编码过程的同时执行本发明设计的加密方案。0044第四步，编码器编码加密过程结束，编码器显示编码结果，是否正确编码，时间、压缩效果、压缩比等数据；第五步，查看编码加密后的H264视频，确认其是否能够正常播放，播放效果，并测试说明书CN104093029A1211/12页13其编码后各项性能指标，判定加密安全性。0045第六步，解密操作，由于本发明中的。

36、加密操作为选择和异或操作，则解密操作即加密操作的逆操作，将待解密解码的H264视频送入解码器，输入对应正确的用户解密密钥，送入解码器，准备解码解密，运行解码器，执行解码解密操作，解码完毕得到解密解码的原始视频，并获取相关性能数据。0046按照以上步骤在实验测试平台T264VER014，硬件平台为INTELCORE2266GHZ，内存4GB，测试序列为标准CIF序列FOREMAN、MOBILE和AKIYO三个标准序列进行测试，三个视频序列均为300帧，其中FOREMAN序列IP帧比例为8292；MOBILE序列IP帧比例为19281；AKIYO序列IP帧比例为3297。0047以MOBILE序列。

37、为例，输入原始视频格式为标准CIF，YUV格式视频，文件大小为11138KB，视频帧尺寸为176144，编码帧总数为100帧，序列I、P帧比例为19281；采用T264编解码测试平台，硬件平台为INTELCORE2266GHZ，内存4GB，编码模式采用基本模式。原始视频效果如下图1011所示输入初始密钥序列为，选择控制模块初始密钥为04111；时空混沌加密模块的初始密钥为“LINYER8281862108”；送入编码器进行加密编码，编码结束后，对应视频效果如表11所示加密编码时长为109S；不加密编码时长为107S加密编码压缩后视频大小为529,461BYTE；不加密编码压缩后视频大小为533。

38、,070BYTE；加密编码后视频数据与不加密编码后视频数据的PSNR值、MSE值及其中五帧的SSIM值如表10、11所示表10加密前后视频流PSNR及MSE值表11加密前后视频流图像帧MSSIM值对比分析参考文献1WANGL,WANGW,MAJ,ETALPERCEPTUALVIDEOENCRYPTIONSCHEMEFORMOBILEAPPLICATIONBASEDONH264JTHEJOURNALOFCHINAUNIVERSITIESOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS,2008,1573782VANWALLENDAELG,BOHOA,DECOCKJ,ETALENCRYPT。

39、IONFORHIGHEFCIENCYVIDEOCODINGWITHVIDEOADAPTATIONCAPABILITIESC/2013IEEEINTERNATIONAL说明书CN104093029A1312/12页14CONFERENCECONSUMERELECTRONICSICCE,2013,59331323ITUTRECH1264|ISO/IEC14496102005EADVANCEDVIDEOCODINGFORGENERICAUDIOVISUALSERVICESS4LIANS,LIUZ,RENZ,ETALSECUREADVANCEDVIDEOCODINGBASEDONSELECTIVEEN。

40、CRYPTIONALGORITHMSJIEEETRANSACTIONSCONSUMERELECTRONICS,2006,5226216295ZHANGJ,HEY,YANGS,ETALPERFORMANCEANDCOMPLEXITYJOINTOPTIMIZATIONFORH264VIDEOCODINGC/PROCEEDINGSOFTHEINTERNATIONALSYMPOSIUMONCIRCUITANDSYSTEMCHINAIEEE,20038888916SPINSANTES,CHIARALUCEF,GAMBIEMASKINGVIDEOINFORMATIONBYPARTIALENCRYPTION。

41、OFH264/AVCCODINGPARAMETERSC/THE13THEUROPEANSIGNALPROCESSINGCONFERENCE,ANTALYA,TURKEY,20057AHNJ,SHIMHJ,JEONB,ETALDIGITALVIDEOSCRAMBLINGMETHODUSINGINTRAPREDICTIONMODEC/PCM2004SOUTHKOREALNCS3333,20043863938蒋建国，包先雨，李化雷，等FVEAH一种用于H。264的快速视频加密算法J。系统仿真学报，2008，2016436343679包先雨，蒋建国，李援一种适合于H264实时视频传输的新型加密方案J电。

42、子学报，2006，34112099210210WANGY,ONEILLM,KURUGOLLUFATUNABLEENCRYPTIONSCHEMEANDANALYSISOFFASTSELECTIVEENCRYPTIONFORCAVLCANDCABACINH264/AVCJ,IEEETRANSACTIONSONCIRCUITSANDSYSTEMSFORVIDEOTECHNOLOGY，2013，239,1476149011SHAHIDZ,CHAUMONTM,PUECHWFASTPROTECTIONOFH264/AVCBYSELECTIVEENCRYPTIONOFCAVLCANDCABACFORIAND。

43、PFRAMES，IEEETRANSACTIONSONCIRCUITSANDSYSTEMSFORVIDEOTECHNOLOGY,MAY，2011，21556557612VANWALLENDAELG,BOHOA,DECOCKJ,ETALENCRYPTIONFORHIGHEFCIENCYVIDEOCODINGWITHVIDEOADAPTATIONCAPABILITIESC/2013IEEEINTERNATIONALCONFERENCECONSUMERELECTRONICSICCE,2013313213王永,李昌兵,何波混沌加密算法与HASH函数构造研究北京电子工业出版社，201114彭军,李学明,张伟,等基于耦合映像格子模型的时空混沌二值序列及其性能分析J,计算机科学，2005，322196198说明书CN104093029A141/5页15图1图2图3说明书附图CN104093029A152/5页16图4图5说明书附图CN104093029A163/5页17图6图7说明书附图CN104093029A174/5页18图8图9图10说明书附图CN104093029A185/5页19图11说明书附图CN104093029A19。