一种基于Slepian-Wolf技术的视频加解密方法及其加解密系统与流程

技术特征：

1.一种基于Slepian-Wolf技术的视频加解密方法，其特征在于，包括以下步骤：

11)视频加密，分解视频以生成Mipmap链，对Mipmap链采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法进行编写，得到加密图像序列；所述的视频加密包括以下步骤：

111)分解视频，对输入的视频I按帧进行分解，得到帧图像序列{I1,I2,…,Im}，其中m为视频的帧数；

112)利用三次插值技术生成Mipmap图像链，通过三次插值方法对输入的帧图像序列进行下采样处理，得到Mipmap图像链；

113)针对Mipmap图像链采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法进行加密，从Mipmap链中选取出一组具有相同下采样尺寸的图像，采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法进行编码，得到加密的帧图像序列；

所述的针对Mipmap图像链采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法进行加密包括以下步骤：

1131)初步选取图像序列，从m个Mipmap链且j＝1,2,…,m中选取出具有相同缩小倍数的图像组成一个图像序列其中k初始值为1，k＝1、2、…h，k为缩小的倍数指数；

1132)间隔选取图像序列，对具有相同缩小倍数的图像序列选择位于奇数位的图像组成奇数图像序列

1133)采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法生成编码序列，对奇数图像序列采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法进行编码，得到一组加密的帧图像序列对

1134)对k值加1，重复初步选取图像序列步骤、间隔选取图像序列步骤和采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法生成编码序列步骤，直至h个图像序列均生成加密的帧图像序列对

12)视频解密，利用最大后验概率的Slepian-Wolf方法对加密图像序列进行解密以获得解密后的图像序列，采用连分式插值方法重构出视频。

2.根据权利要求1所述的一种基于Slepian-Wolf技术的视频加解密方法，其特征在于，所述的利用三次插值技术生成Mipmap图像链包括以下步骤：

21)采用三次插值的方法进行下采样处理，从帧图像序列{I1,I2,…,Im}中选取图像Ii,i＝1、2、…或m，并采用三次插值方法对图像Ii依次缩小2倍、2²倍、…、2^k倍，k＝1、2、…h，k为缩小的倍数指数，得到下采样图像

22)构造Mipmap链，将图像Ii经过三次插值方法后的下采样图像构成一个Mipmap链其中，i表示选取的图像对应到图像序列的帧数，2、…、2^k表示缩小的倍数；

23)针对帧图像序列{I1,I2,…,Im}中的其他图像Ii，分别采用三次插值的方法进行下采样处理步骤和构造Mipmap链步骤，直至整个帧图像序列{I1,I2,…,Im}生成全部的Mipmap链，得到m个Mipmap链其中j＝1、2、…、m。

3.根据权利要求1所述的一种基于Slepian-Wolf技术的视频加解密方法，其特征在于，所述的视频解密包括以下步骤：

31)利用最大后验概率的Slepian-Wolf方法进行解密，对加密的帧图像序列对采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法进行解密，得到解密后的图像序列；

32)采用连分式插值方法重构出整个视频序列，对解密后的图像序列采用连分式插值方法进行帧间插值，重构出解密图像序列的相邻两帧图像的中间帧，得到整个视频序列。

4.根据权利要求3所述的一种基于Slepian-Wolf技术的视频加解密方法，其特征在于，所述的利用最大后验概率的Slepian-Wolf方法进行解密包括以下步骤：

41)解码序列对的生成，根据下采样倍数k，将对应的加密帧图像序列对采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法生成解码序列对具体步骤如下：

411)定义译码器序列对，其公式定义为：

其中，Pr为概率密度；

412)相邻帧图的解码，将加密的帧图像序列对相邻的帧图像采用译码器序列对公式两两进行解码，得到序列对即解码序列对

42)解密图像序列的生成，由解码序列对评估出对应的图像序列，得到解密后的图像序列

5.根据权利要求3所述的一种基于Slepian-Wolf技术的视频加解密方法，其特征在于，所述的采用连分式插值方法重构出整个视频序列包括以下步骤：

51)采用连分式插值方法进行帧间插值，对解密后的图像序列采用一元连分式有理插值函数插值出所有相邻两幅图像的中间帧图像，得到中间帧图像序列

52)重组排列得到整个解密的视频序列，重新排序解密后的图像序列和重构出的中间帧图像序列得到解密的视频序列

53)采用三次插值方法得到解密的视频，将整个解密的视频序列并结合收到的下采样倍数k，采用三次插值方法放大处理，得到最终的视频序列。

6.根据权利要求5所述的一种基于Slepian-Wolf技术的视频加解密方法，其特征在于，所述的采用连分式插值方法进行帧间插值包括以下步骤：

61)第一幅帧图像的重建，取出解密后的图像序列中前三幅图像结合一元连分式有理插值函数插值出第一个中间帧图像具体步骤如下：

611)计算中间帧图像在坐标点(y,z)的灰度值，

获得三幅图像在坐标点(y,z)处的灰度值，其依次为结合一元连分式插值函数计算出该点的灰度值其计算如下：

6111)将一元连分式有理插值格式定义为：

其中，是函数F(x)在点x0,x1,…,xi的逆差商，满足如下：

φ[xi]＝F(xi),i＝0,1,2,…,m,

构造的一元有理插值函数满足：

Tm(xi)＝F(xi),i＝0,1,…,m；

6112)按照如上格式构造出中间帧在点(y,z)处的插值格式为：

其中f0＝1,f1＝3,f2＝5,f表示该待插值的中间帧图像为图像序列的第几帧，fi表示该图像为图像序列的第几帧，是函数Of(y,z)在帧数点f0,f1,f2的逆差商，满足如下：

φ[fi]＝Ofi(y,z),i＝0,1,2,…,m,

构造的一元有理插值函数满足：

6113)令fi＝2，由如上公式计算出T(2)，该值为点(y,z)处的灰度值

612)按照从上到下，从左到右的顺序，按照一元连分式插值函数计算出灰度值的方法依次计算出中间帧图像所有点的灰度值，并重构出中间帧图像

62)其余帧图像的重建，按照从左到右的顺序，依次取出解密后的图像序列中连续相邻的三幅图像并结合一元连分式有理插值函数，采用第一幅帧图像的重建步骤的方法重构出后面所有的中间帧图像

7.根据权利要求1所述的一种基于Slepian-Wolf技术的视频加解密方法，其特征在于，所述的采用最大后验概率的Slepian-Wolf方法生成编码序列的方法为：将奇数图像序列中相邻的两个图像分别进行编码，得到编码序列对；

其包括以下步骤：

71)其编码器序列对定义为：

假设输入序列中的任意两个图像Ii和Ij,i、j＝1,…,(2s-1),的样本空间为Pⁿ和Qⁿ，其中n为Ii、Ij的维数，则Ii被编码为Ij被编码为分别组成的两个编码器序列对和定义为：

其中和为整数值；

72)采用编码器序列对定义的方法依次将图像序列中的两两相邻的图像进行编码，得到最后的编码器序列对