一种采用视频接口单向传输数据的方法

本发明属于信息与通信领域，涉及一种采用视频接口单向传输数据的方法。

背景技术：

1、数据单向传输普遍应用于不同密级网络间的数据交换。现有的技术方案主要有光盘刻录和单向网闸两种形式。光盘刻录利用的是存储介质写操作的单向性将数据从一台计算机单向传输到另一台计算机。实际实施过程中，光盘刻录速度慢、刻录失败率高、刻录成本高、不同操作系统版本间数据格式兼容性差等问题广泛存在。此外，在管理上也存在不少困难，例如很难避免同一光盘被多次刻录从而造成事实上的双向传输，随着刻录光盘数量的增加光盘的安全可靠管理难度也逐步增加。网闸一般是利用现有的网络传输接口，采用硬件、软件或者硬件+软件的方式实现数据的单向传输。由于网络接口具有天然的双向传输特性，因此这种方案从技术原理上存在一定的安全风险。在管理上还要重点防范用户跳过网闸直接传输数据的问题。此外网闸设备一般成本比较高，适合中心节点间的单向传输，使用场景受限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种采用视频接口单向传输数据的方法，实现了一种安全可靠的数据单向传输方式，成本低，效率高。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种采用视频接口单向传输数据的方法，包括以下过程：

4、采用视频采集卡将两个数据终端连接，视频采集卡设置有扩展屏，视频采集卡与发送端的数据终端通过视频接口连接，视频采集卡与接收端的数据终端通过usb接口连接；

5、发送端的数据终端将传输数据编码为视频帧图像，发送至视频采集卡，视频帧图像在视频采集卡的扩展屏上显示，视频帧图像经过视频采集卡传输至接收端的数据终端内，经视频帧解码后，还原得到传输数据。

6、优选的，发送端的数据终端将传输数据发送至视频采集卡的具体过程为：

7、首先读取传输数据的数据信息，并计算数据的md5值用于数据传输校验，定时读取一帧数据并编码为视频帧图像，将该视频帧图像在视频采集卡的扩展屏上显示，完成将该帧数据发送到视频采集卡，循环读取、编码和发送步骤，直到整个传输数据发送完毕。

8、进一步，视频帧图像的帧头结构包括按顺序依次设置的数据帧识别码、伪随机码编号、帧宽度、帧高度、md5值、总帧数、帧序号、数据长度、数据名长度和数据名。

9、再进一步，接收端的数据终端接收和还原传输数据的具体过程为：

10、接收端的数据终端从视频采集卡逐帧获取图像数据，经视频帧解码后，还原得到传输过来的数据；

11、利用帧头中的数据帧识别码、伪随机码编号和帧序号，判断视频帧图像是否为有效数据帧，如果不是有效数据帧，则进行错误处理，如果是有效数据帧，判断是否为新文件第一帧，若判断结果为是，创建新文件，若判断结果为否，写入文件数据，重复上述过程，直到整个数据文件接收完毕；

12、整个数据接收存储完毕后，利用图像帧帧头中传输过来的md5值与接收数据的md5值进行比较完成传输校验，若校验结果为错误，进行错误处理，若校验结果为正确，结束数据接收流程。

13、优选的，分辨率为w×h的视频帧图像最大能传输的数据长度sf为：

14、

15、其中floor()为向下取整运算，np为传输1字节数据所需要的像素个数，对于一个长度为s的数据，全部传输完毕需要的总帧数nf为：

16、

17、其中ceil()为向上取整运算。

18、优选的，视频帧图像采用8位256阶灰度图模式。

19、进一步，视频帧图像的解码前先进行视频帧图像的灰度还原，当颜色空间为rgb时，若颜色采样格式为rgb32，则灰度还原过程为：g＝(r+g+b)/3；若颜色采样格式为jpeg，则灰度还原过程为：先解压得到rgb32图像，再经过g＝(r+g+b)/3；当颜色空间为yuv时，若颜色采样格式为yuyv或nv12，则灰度还原过程均为：g＝fy*(y-y0)；其中，g为灰度值，r为红色分量，g为绿色分量，b为蓝色分量，y为亮度分量，y0为亮度偏移量，取值为16，fy为亮度转换因子，取值为1.16438。

20、优选的，编码模式为四种，当采用x1编码模式时，编码过程为：p[0]＝(f&0x01)*255；p[1]＝(f&0x02)*255；p[2]＝(f&0x04)*255p[3]＝(f&0x08)*255；p[4]＝(f&0x10)*255；p[5]＝(f&0x20)*255；p[6]＝(f&0x40)*255；p[7]＝(f&0x80)*255；

21、当采用x2编码模式时，编码过程为：p[0]＝((f&0x03)<<6)+32；p[1]＝((f&0x0c)<<4)+32；p[2]＝((f&0x30)<<2)+32；p[3]＝(f&0xc0)+32；

22、当采用x3编码模式时，编码过程为：p[0]＝((f&0x0f)<<4)+8；p[1]＝(f&0xf0)+8；

23、当采用x4编码模式时，编码过程为：p[0]＝f；

24、其中，p为图像灰度值，f为数据字节数据，&为按位与操作，<<为向左移位操作。

25、进一步，当采用x1编码模式时，解码过程为：f0＝floor(g[0]/128)；f1＝floor(g[1]/128)；f2＝floor(g[2]/128)；f3＝floor(g[3]/128)；f4＝floor(g[4]/128)f5＝floor(g[5]/128)；f6＝floor(g[6]/128)；f7＝floor(g[7]/128)；

26、当采用x2编码模式时，解码过程为：f0-1＝floor(g[0]/64)；f2-3＝floor(g[1]/64)；f4-5＝floor(g[2]/64)；f6-7＝floor(g[3]/64)；

27、当采用x3编码模式时，解码过程为：f0-3＝floor(g[0]/32)；f4-7＝floor(g[1]/32)

28、当采用x4编码模式时，解码过程为：f0-7＝g[0]；

29、其中，fn为数据字节数据的第n位，fn-m为数据字节数据的第n到第m位；g[n]为第n个像素的还原灰度值。

30、优选的，视频帧图像尺寸与视频采集卡的扩展屏分辨率相同。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

32、本发明利用视频接口，实现了数据终端之间的数据单向传输。视频接口是计算机的一种常见接口，其作用主要是将显卡的输出发送到显示设备上用于图形显示。它具有天然的单向数据传输特性，虽然有少部分控制信号需要双向传输，但这部分简单的电平信号并不会形成数据的双向传输。因此本发明在单向传输的安全性上不存在任何技术原理性的风险。本发明利用视频接口天然的单向传输特性，设计实现了一种安全可靠的数据单向传输方法。本发明的技术方案在原理上没有技术风险，在硬件成本上只需要通用视频采集卡配合即可，技术成本优势明显，并且具有较高的传输效率。在工程应用中，本发明的成果既适合便携式的跨网数据安全传输场景，也能作为网闸类大型设备的关键技术方案之一，解决了现有计算机单向数据传输技术方案中存在的成本高、效率低、技术风险高、安全管理难度大等问题，具有良好的应用前景。