CN115601217B - 一种监控视频加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种监控视频加密方法。该方法获取监控视频图像和生成数字矩阵，将监控视频图像拆分成行、列梯度图像和初始值，根据行、列梯度图像生成第一向量，根据第一向量的各行梯度值确定滤波核和滤波中心坐标，根据滤波中心坐标和滤波核得到各行梯度值的滤波值，根据各行梯度值的滤波值分别对行、列梯度图像进行置乱处理得到加密后行、列梯度图像，根据加密后行、列梯度图像和初始值得到密文图像，将密文图像进行加密处理得到监控视频图像，得到的密文图像不仅像素值发生变化并且像素位置也发生改变，从而实现密文图像很难被破解。

Description

一种监控视频加密方法
技术领域
本发明涉及加密传输技术领域，具体涉及一种监控视频加密方法。
背景技术
监控视频图像中会包含个人、公司等隐私，当监控视频中的内容被他人利用，很容易对个人、公司名誉和财务造成损害。因而在进行监控视频传输时，需对监控视频图像进行加密处理，放置即使被人截获也不能获取视频内容。
进行视频加密的方法有置乱加密，编码加密等方式，传统的置乱加密通过根据霍夫曼编码序列来对视频图像各像素进行置乱处理，这种置乱方式和霍曼编码序列的顺序密切相关，一旦被获取到霍夫曼编码序列很容易被解密。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种监控视频加密方法，所采用的技术方案具体如下：
本发明提出了一种监控视频加密方法，所述方法包括：
获取监控视频图像及生成数字矩阵，
将监控视频图像各通道分解成第一行梯度图像、第一列梯度图像初始值；
将第一行梯度图像加密处理得到加密后的第一行梯度图像的方法，包括：
统计第一行梯度图像的各行梯度值的像素个数得到第一向量，所述第一向量的各维度值为各行梯度值的像素个数，根据第一向量得到初始滤波核，将初始滤波核作为各行梯度值的第一滤波核，根据第一向量得到各行梯度值的滤波中心坐标，根据第一向量对第一滤波核进行更新得到各行梯度值的第二滤波核，根据第一向量得到第二滤波核的扩张率，根据第二滤波核、第二滤波核的扩张率得到各行梯度值的第三滤波核；将第三滤波核放置在数字矩阵的所述滤波中心坐标处，利用第三滤波核对应数字矩阵覆盖区域进行滤波处理得到各行梯度值的第一滤波值；
将第一行梯度图像拼接得到初始加密环；根据初始加密环和各行梯度值的第一滤波值得到加密后的第一行梯度图像；
同理将第一列梯度图像加密处理得到加密后的第一列梯度图像；
根据加密后的第一行梯度图像、加密后的第一列梯度图像和初始值得到监控视频图像各通道的密文图像。
优选的，所述将监控视频图像各通道分解成第一行梯度图像、第一列梯度图像初始值的方法，包括：
将监控视频图像各通道的每行各像素值分别与次行对应列的像素值做差得到每行差值像素序列，所有行的差值像素序列构成第一行梯度图像，所述第一行梯度图像的各像素值为各行梯度值；
将各通道监控视频图像的第一行的各列像素分别与本行的次列像素做差得到第一列梯度序列；
获取各通道监控视频图像的第一行第一列的像素值作为初始值。
优选的，所述根据第一向量得到初始滤波核的方法，包括：
计算第一向量的一阶矩、二阶矩、…、八阶矩、九阶矩，将所述第一向量的九个阶矩构成的3*3矩阵作为初始滤波核。
优选的，所述根据第一向量得到各行梯度值的滤波中心坐标的方法，包括：
获取第一向量中各行梯度值以及各行梯度值的像素个数，根据各行梯度值和各行梯度值的像素个数得到各行梯度值的滤波中心的位置次序的公式为：
Figure 526853DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 471806DEST_PATH_IMAGE002
表示第
Figure 636946DEST_PATH_IMAGE003
个行梯度值，
Figure 184602DEST_PATH_IMAGE004
表示第
Figure 761208DEST_PATH_IMAGE005
个行梯度值的像素个数，
Figure 237582DEST_PATH_IMAGE006
表示数字矩阵的行个数，
Figure 391483DEST_PATH_IMAGE007
表示第
Figure 211671DEST_PATH_IMAGE008
个行梯度值的滤波中心的位置次序；
根据每个行梯度值的滤波中心的位置次序得到各行梯度值的滤波中心的坐标公式为：
Figure 767418DEST_PATH_IMAGE009
Figure 287130DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 928326DEST_PATH_IMAGE011
为第
Figure 817785DEST_PATH_IMAGE012
行梯度值的滤波中心的位置次序，
Figure 723643DEST_PATH_IMAGE013
表示数字矩阵的行个数，
Figure 181301DEST_PATH_IMAGE014
表示取余符号，
Figure 309794DEST_PATH_IMAGE015
表示第
Figure 235899DEST_PATH_IMAGE012
个行梯度值的滤波中心列数，
Figure 641604DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 863638DEST_PATH_IMAGE011
除以
Figure 980892DEST_PATH_IMAGE017
得到的商值的向上取整数，
Figure 353098DEST_PATH_IMAGE018
表示第
Figure 737943DEST_PATH_IMAGE012
个行梯度值得滤波中心的行数。
优选的，所述根据第一向量对第一滤波核进行更新得到各行梯度值的第二滤波核的方法，包括：
获取第一向量中的各行梯度值以及各梯度值的像素个数，根据各行梯度值计算各行梯度值对应的第一滤波核的更新个数的公式为：
Figure 894993DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 873444DEST_PATH_IMAGE020
表示第
Figure 908396DEST_PATH_IMAGE021
个行梯度值，
Figure 416974DEST_PATH_IMAGE022
表示一种函数，所述函数当
Figure 387335DEST_PATH_IMAGE023
时，
Figure 210672DEST_PATH_IMAGE024
,当
Figure 49315DEST_PATH_IMAGE025
时，
Figure 815277DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 989163DEST_PATH_IMAGE027
表示第
Figure 801261DEST_PATH_IMAGE012
个行梯度值对应的第一滤波核的更新个数；
将各行梯度值的第一滤波核的九个数据划分为第一位置数据、第二位置数据、…、第九位置数据得到第一滤波核数据序列，从第一位置数据出发，向数据位置次序增加方向移动，选取第一滤波核的第一数量个数据构成待更新数据序列，所述第一数量为更新个数；
各更新数据序列的确定方法如下：
将行梯度值对应的像素个数转化为二进制数，将二进制数据末尾三位数据转化为十进制数据，根据十进制数据确定角度方向；
在数字矩阵中从各行梯度值的第一滤波核的滤波中心坐标出发，向第一滤波核的角度方向上移动行梯度值个数据到达第一位置，获取从第一位置出发向第一滤波核角度方向上的连续第一数量个数据作为更新数据序列，所述第一数量为更新个数；
将更新数据序列中的各维度数据依次替换第一滤波核数据序列的待更新数据序列对应维度上的数据得到更新后第一滤波核数据序列，将更新后第一滤波核数据序列构建得到第二滤波核。
优选的，所述根据第一向量得到第二滤波核的扩张率的方法，包括：
分别获取各行梯度值的第一滤波核滤波中心坐标位置与数字矩阵第二行、倒数第二行、第二列、倒数第二列的距离，在所有四个距离中选取最小距离值，根据各行梯度值确定各行梯度值的第二滤波核的计算公式为：
Figure 551917DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 31440DEST_PATH_IMAGE020
为第
Figure 78025DEST_PATH_IMAGE029
个行梯度值，
Figure 873024DEST_PATH_IMAGE030
表示第
Figure 787891DEST_PATH_IMAGE029
个行梯度值的第一滤波核得到的最小距离值，
Figure 590762DEST_PATH_IMAGE031
表示第
Figure 932881DEST_PATH_IMAGE029
个行梯度值的第二滤波核的扩张率值。
优选的，所述根据第二滤波核、第二滤波核的扩张率得到各行梯度值的第三滤波核的方法，包括：
在第二滤波核每行之间插入扩张率对应数量行的0向量以及在第二滤波核每列之间插入扩张率对应数量列的0向量得到第三滤波核。
优选的，所述根据初始加密环和各行梯度值的第一滤波值得到加密后的第一行梯度图像的方法，包括：
将第一向量各行梯度值的第一滤波值转化为二进制数，根据二进制数的末尾数字确定各行梯度值的移动方向，将去除末尾数字的二进制数转化为十进制数，将十进制数作为各行梯度值的移动距离；
从第一向量的第一维度的行梯度值开始，到第一向量的最后一个维度的行梯度值终止，进行如下操作：在第一行梯度图像中获取像素值取值为各行梯度值的像素点集合，将各维度的行梯度值对应的像素点在初始加密环上移动所述移动距离得到阶段加密环；
获取最后维度行梯度值操作完成后得到的最后阶段加密环，将最后阶段加密环恢复成加密后的第一行梯度图像。
优选的，所述根据加密后的第一行梯度图像、加密后的第一列梯度图像和初始值得到监控视频图像各通道的密文图像的方法，包括：
将初始值作为各通道密文图像的首行首列像素值，初始值加上加密后第一列梯度序列的第一维度上的值得到各通道密文图像第一行第二列的像素值，将各通道密文图像第一行第二列的像素值加上加密后第一列梯度序列的第二维度上的值得到各通道密文图像第一行第三列的像素值，依次类推得到各通道密文图像的第一行的所有像素值；
将各通道密文图像的第一行各像素值加上加密后第一行梯度图像第一行对应列的像素值得到各通道密文图像的第二行各像素值，…,依次类推将各通道密文图像各行各像素值加上第一行梯度图像对应行对应列的像素值得到各通道密文图像的次行各像素值，进而得到整个密文图像。
优选的，所述生成数字矩阵的方法，包括：
利用混沌映射公式得到混沌序列，将混沌序列均匀分割成多个长度相同的短序列，所有的短序列构建的矩阵称为数字矩阵。
本发明具有如下有益效果：本发明实施例通过将图像分解成行梯度图像、列梯度序列和初始值，对每个分解得到的行梯度图像和列梯度序列分别进行置乱处理得到置乱后的行梯度图像和列梯度序列，根据置乱后的行梯度图像、列梯度序列和初始值得到密文图像，这种方式得到密文图像即能实现图像像素值的加密，同时还能实现图像像素值的置乱，达到双重加密效果。同时，在对行梯度图像、列梯度序列进行置乱时将梯度值大的像素的置乱效果更好，提高对图像中高梯度的纹理结构这种关键信息的加密效果，进一步提高监控视频图像的加密质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明一个实施例所提供的一种监控视频加密方法流程图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种监控视频加密方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种监控视频加密方法的具体方案。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种监控视频加密方法流程图，该方法包括：
步骤S001：获取监控视频图像。
获取监控视频图像。
步骤S002：将各通道监控图像分解得到各通道第一行梯度图像、第一列梯度图像和初始值。
获取每帧监控视频图像
Figure 952528DEST_PATH_IMAGE032
的R通道图像
Figure 812030DEST_PATH_IMAGE033
、G通道图像
Figure 469408DEST_PATH_IMAGE034
,B通道图像
Figure 483894DEST_PATH_IMAGE035
。
基于单个通道图像进行分析，以第R通道图像
Figure 757880DEST_PATH_IMAGE033
为例来说明各通道图像的加密方法。同理对其他两通道图像进行加密处理。
获取图像
Figure 155494DEST_PATH_IMAGE033
的第一行第一列的像素值
Figure 962651DEST_PATH_IMAGE036
作为初始值。
假设图像
Figure 787519DEST_PATH_IMAGE033
的尺寸为
Figure 283222DEST_PATH_IMAGE037
。将每行的次行各像素与本行对应列的像素做差得到的每行各像素的行像素差值，每行
Figure 573608DEST_PATH_IMAGE038
个行像素差值构成每行行像素差值序列，所有的
Figure 939999DEST_PATH_IMAGE039
行的行像素差值序列构成的图像称为第一行梯度图像
Figure 794822DEST_PATH_IMAGE040
。例如第n行第m列的像素值与第
Figure 246663DEST_PATH_IMAGE041
行第
Figure 78091DEST_PATH_IMAGE042
列的像素做差得到第
Figure 689201DEST_PATH_IMAGE043
行第
Figure 449346DEST_PATH_IMAGE042
列的行像素差值，同理得到第
Figure 122904DEST_PATH_IMAGE043
行各像素的像素差值，第
Figure 259488DEST_PATH_IMAGE043
所有像素的像素差值构成第
Figure 101935DEST_PATH_IMAGE043
行行像素差值序列，同理得到其余行的行像素差值序列，所有行的行像素差值序列构成的第一行梯度图像。需要说明的行梯度图像序列第
Figure 892037DEST_PATH_IMAGE043
行第
Figure 584049DEST_PATH_IMAGE042
列的像素值为第
Figure 993165DEST_PATH_IMAGE043
行第
Figure 188654DEST_PATH_IMAGE042
列的行像素差值。
将首行的每列各像素与首行次列的像素做差得到首行每列各像素的列像素差值，首行
Figure 789137DEST_PATH_IMAGE044
个列像素差值构成第一列梯度序列
Figure 827500DEST_PATH_IMAGE045
。
至此完成图像拆解得到各通道图像的第一行梯度图像和第一列梯度序列以及初始值。
步骤S003：获取第一向量和数字矩阵，根据第一向量和数字矩阵得到第一向量各行梯度值的第一滤波值。
1、利用混沌映射公式得到
Figure 40307DEST_PATH_IMAGE046
维混沌序列，将混沌映射序列均匀分割成
Figure 355882DEST_PATH_IMAGE047
个长度为
Figure 628731DEST_PATH_IMAGE047
短序列，所有的短序列组合成一个
Figure 525362DEST_PATH_IMAGE048
的矩阵称为数字矩阵。
2、确定第一向量和初始滤波核
为了对各通道第一行梯度图像和第一列梯度序列进行置乱处理，需确定图像或序列中的各像素的移动方向及其移动像素个数，本方案通过不同扩张率的滤波核对数字矩阵进行处理得到的滤波值来确定各行梯度值对应像素的移动方向及其移动像素个数，通过该方式能够有效预防数字矩阵被泄露时还能够有效防止第一梯度图和第一列梯度序列被被破解的可能性。同时一般梯度较大区域反映了结构信息，这些信息对于解析图像有着重要作用。因而需对梯度较大像素区域进行更复杂的加密。
基于第一行梯度图像的置乱方法进行介绍，同理完成第一列梯度序列的置乱处理
对第一行梯度图像的各行梯度值进行统计得到每个行梯度值对应的像素个数，所有行像素值的像素个数构成的向量为第一向量
Figure 541860DEST_PATH_IMAGE049
，其中
Figure 711941DEST_PATH_IMAGE050
表示在第一行梯度图像第
Figure 421271DEST_PATH_IMAGE051
个行梯度值的像素个数，计算第一向量的一阶矩
Figure 168647DEST_PATH_IMAGE052
、二阶矩
Figure 487371DEST_PATH_IMAGE053
、三阶矩
Figure 777538DEST_PATH_IMAGE054
、…八阶矩
Figure 657769DEST_PATH_IMAGE055
、九阶矩
Figure 33387DEST_PATH_IMAGE056
，将这九个阶矩组成3*3的矩阵
Figure 893152DEST_PATH_IMAGE057
,所述矩阵为初始滤波核。
3、根据第一向量确定第一向量各行梯度值的滤波中心坐标
获取第一向量中每个行梯度值以及每个行梯度值对应的像素个数，以第
Figure 37826DEST_PATH_IMAGE012
个行梯度值对应像素的置乱位置确定方法为例来说明。将第
Figure 823379DEST_PATH_IMAGE012
个行梯度值记为
Figure 686293DEST_PATH_IMAGE020
，根据像素值
Figure 81240DEST_PATH_IMAGE020
以及行梯度值对应的像素个数确定中第一向量各行梯度值的滤波中心的位置次序，公式为:
Figure 80420DEST_PATH_IMAGE058
其中，
Figure 302454DEST_PATH_IMAGE020
表示第
Figure 652664DEST_PATH_IMAGE003
个行梯度值，
Figure 137388DEST_PATH_IMAGE004
表示第
Figure 256654DEST_PATH_IMAGE005
个行梯度值的像素个数，
Figure 243065DEST_PATH_IMAGE006
表示数字矩阵的行个数，
Figure 814992DEST_PATH_IMAGE059
表示第
Figure 584364DEST_PATH_IMAGE008
个行梯度值的滤波中心的位置次序；
为了防止滤波核对应数据超出数字矩阵，需避免滤波位置中心像素放置在第一行、第一列、最后一行和最后一列，因而根据第一向量各行梯度值的滤波中心像素在数字矩阵中的位置次序得到第一向量各行梯度值得滤波中心像素在数字矩阵中的位置坐标为：
Figure 56672DEST_PATH_IMAGE060
Figure 354929DEST_PATH_IMAGE010
其中
Figure 679731DEST_PATH_IMAGE061
为取
Figure 721637DEST_PATH_IMAGE062
除以
Figure 51380DEST_PATH_IMAGE063
的余数，
Figure 786118DEST_PATH_IMAGE064
为取
Figure 67058DEST_PATH_IMAGE062
除以
Figure 178233DEST_PATH_IMAGE063
商的向上取整数。
Figure 985652DEST_PATH_IMAGE065
表示由第
Figure 124247DEST_PATH_IMAGE012
个行梯度值确定的滤波中心像素位置次序数确定的滤波中心像素位置的列数。
Figure 158062DEST_PATH_IMAGE018
表示由第
Figure 276191DEST_PATH_IMAGE012
个行梯度值确定的滤波中心像素位置次序数确定的滤波中心像素位置的行数。
4、根据第一向量确定第一向量各行梯度值的扩张率：
为了防止带扩张率的滤波核对应数据超出数字矩阵，所以需获取滤波位置中心坐标距离数字矩阵第二行、倒数第二行、第二列、倒数第二列之间的距离
Figure 938116DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure 14657DEST_PATH_IMAGE067
，
Figure 765794DEST_PATH_IMAGE068
，
Figure 687614DEST_PATH_IMAGE069
获取所述四个距离的最小值记为
Figure 344991DEST_PATH_IMAGE070
，因而根据第
Figure 592433DEST_PATH_IMAGE012
个行梯度值
Figure 459895DEST_PATH_IMAGE071
确定滤波核的扩张率值的计算公式：
Figure 683941DEST_PATH_IMAGE028
5、根据第一向量完成第一向量各行梯度值的第一滤波核的更新得到各行梯度值第二滤波核
将初始矩阵作为第一向量各行梯度值的第一滤波核；
为了使第一行梯度值大的像素加密效果更好，因而需保障行梯度值大的像素更难解密。由于各行梯度值第一滤波核的数据具有统计特征，这些数据容易被破解，因而为了增加行梯度像素加密效果，需将行梯度值大的像素置乱所用滤波核的数据保密性，即将行梯度值大的像素的第一滤波核的数据更新个数更多，根据第一向量各行梯度值计算第一向量各行梯度值的第一滤波核的数据更新数量方法为：
Figure 726983DEST_PATH_IMAGE019
其中
Figure 145326DEST_PATH_IMAGE072
表示第一向量中第
Figure 375450DEST_PATH_IMAGE073
个行梯度值的第一滤波核的数据更新数量，
Figure 671696DEST_PATH_IMAGE074
表示第
Figure 303665DEST_PATH_IMAGE075
个行梯度值，
Figure 627330DEST_PATH_IMAGE076
为一种函数，该函数的取值规则为当
Figure 610330DEST_PATH_IMAGE077
时，
Figure 176178DEST_PATH_IMAGE078
,当
Figure 662654DEST_PATH_IMAGE079
时，
Figure 688379DEST_PATH_IMAGE080
。
本方案通过在数字矩阵中获取更新数据序列来替换掉初始滤波核中原有的待更新数据，具体更新数据确定方法为：
将在第一向量中获取各行梯度值的像素个数
Figure 893096DEST_PATH_IMAGE081
，将各行梯度值得个数转化
Figure 790864DEST_PATH_IMAGE082
为二进制数,获取二进制数末尾三位数据，将末尾三位数据转化为十进制数
Figure 866267DEST_PATH_IMAGE083
,十进制数
Figure 328472DEST_PATH_IMAGE083
取值应该在
Figure 754906DEST_PATH_IMAGE084
之间，以水平方向有方向为0度方向，逆时针为角度增加方法，每个数据对应一个方向，其中0对应0度方向，1对应45度方向，2对应90度方向，3对应135度方向，4对应180度方向，5对应225度方向，6对应270度方向，7对应315度方向，通过该方式可以根据第一向量各行梯度值的像素个数得到第一向量各行梯度值得角度方向。
以第一向量各行梯度值的滤波中心坐标为初始点，获取
Figure 928136DEST_PATH_IMAGE083
对应的角度方向上与初始点间隔
Figure 982679DEST_PATH_IMAGE074
个数据的对应位置，记为第一位置，从第一位置出发依次在
Figure 350207DEST_PATH_IMAGE083
方向上获取连续排列的
Figure 732778DEST_PATH_IMAGE085
个数据。这
Figure 211164DEST_PATH_IMAGE085
个数据即为更新数据序列。这
Figure 293782DEST_PATH_IMAGE072
个数据根据距离初始点的距离从近到远分为第一数据，第二数据，…,第
Figure 301053DEST_PATH_IMAGE085
个数据。需要说明的是获取数据的位置超出数字矩阵时，则不在该方向上获取数据，而获取与滤波中心坐标在向
Figure 967657DEST_PATH_IMAGE083
逆方向间隔
Figure 984155DEST_PATH_IMAGE074
个数据的对应位置，记为第二位置，从第二位置出发获取在连续的
Figure 278870DEST_PATH_IMAGE085
个数据，这
Figure 221156DEST_PATH_IMAGE085
个数据为更新数据序列。
利用更新数据序列对第一滤波核的数据进行替换，替换方法为：将滤波核的中心位置为第一位置，在第一位置的右侧位置为第二位置，右上方位置为第三位置，正上方位置为第四位置，左上方位置为第五位置，正左侧位置为第六位置，左下方位置为第七位置，正下方位置为敌八位置，右下方位置为第九位置。
分别利用上述更新数据序列分别更新对应位置的数据，所述更新数据序列更新对应位置数据的方法为：将第
Figure 109478DEST_PATH_IMAGE086
个数据代替掉第
Figure 664087DEST_PATH_IMAGE086
个位置的数据得到的第一向量各行梯度值的第二滤波核
Figure 688675DEST_PATH_IMAGE087
。
6、根据各行梯度值得第二滤波核和扩张率得到第三滤波核并得到滤波值
将第二滤波核
Figure 64511DEST_PATH_IMAGE087
每行每列之间填充
Figure 299184DEST_PATH_IMAGE088
行、
Figure 657484DEST_PATH_IMAGE088
列0元素得到扩张率为
Figure 802157DEST_PATH_IMAGE088
的第一向量各行梯度值得第三滤波核
Figure 322132DEST_PATH_IMAGE089
。
将第三滤波核
Figure 418001DEST_PATH_IMAGE089
的中心像素位置设置在上述确定的滤波中心坐标
Figure 439047DEST_PATH_IMAGE090
处，利用第三滤波核对数字矩阵覆盖区域的数据进行滤波得到各行梯度值的第一滤波值
Figure 703806DEST_PATH_IMAGE091
。
步骤S004：利用各行梯度值的滤波值对第一行梯度图像加密处理得到密文图像。
将各行梯度值的第一滤波值转换为二进制数，获取第一滤波值二进制数的末位数字
Figure 660261DEST_PATH_IMAGE092
，末位数据确定移动方向，其中1表示顺时针方向，0表示逆时针方向。将各行梯度值的第一滤波值去除末尾数字的二进制数转化为十进制数
Figure 744891DEST_PATH_IMAGE093
，所述十进制数
Figure 680880DEST_PATH_IMAGE093
作为移动像素的个数。所述移动方向和移动像素个数对应的主体为行梯度图像中像素值为行梯度值
Figure 659200DEST_PATH_IMAGE074
的像素集合中的各像素。同理根据第一向量中每个维度的行梯度数据得到行梯度数据对应的各像素的移动方向和移动距离。
将行梯度图每行像素值首尾相接构成初始加密环
Figure 52135DEST_PATH_IMAGE094
。以第一向量的第一维度数据移动方法为例来说明。第一向量第一维数据确定的移动方向为
Figure 624062DEST_PATH_IMAGE095
、移动距离为
Figure 862277DEST_PATH_IMAGE096
。获取取第一向量第一维数据的行梯度值的所有像素，每个像素均以初始加密环为基础，从本像素位置出发向
Figure 334584DEST_PATH_IMAGE095
数据确定的方向移动
Figure 632841DEST_PATH_IMAGE096
个像素距离得到加密环
Figure 816698DEST_PATH_IMAGE097
。
从第一向量的第一维度数据出发，向维度增加方向，基于上一个维度得到加密环的基础上，将每个维度上的行梯度值对应的所有像素向对应移动方向上移动对应数量的位置。直至第一向量的最后一个维度的行梯度值对应的像素移动完成，获取最后得到的加密环
Figure 858603DEST_PATH_IMAGE098
，
Figure 686882DEST_PATH_IMAGE099
表示第一向量的维度值。
将加密环
Figure 206242DEST_PATH_IMAGE098
恢复成加密后行梯度图像
Figure 752761DEST_PATH_IMAGE100
。同理完成列梯度图像
Figure 863936DEST_PATH_IMAGE045
的置乱处理得到加密后列梯度图像
Figure 546722DEST_PATH_IMAGE101
。
根据初始值和的行梯度图像、列梯度序列得到密文图像的方法为：
根据初始值确定首行首列的值，初始值加上加密后的列梯度图像的第一维度上的值得到第一行第二列的加密后图像的像素值，将第一行第二列的加密后的像素值加上加密列梯度序列第二维度上的值得到第一行第三列加密后图像的像素值，依次类推利用新得到的第一行各列加密后像素值加上加密后列梯度序列对应维度的数值得到第一行次列加密后像素值。
利用第一行各列的加密后像素值加上第一行对应列的行梯度图像的像素值得到第二行各列加密后像素值，…,依次类推将每行各列新得到的加密后像素值加上同行对应列行梯度图像的像素值得到次行个列加密后像素值，所有行所有列的加密后像素值构成的图像为密文图像
Figure 950896DEST_PATH_IMAGE033
。
步骤S005：将密文图像进行解密处理得到原监控图像。
按照步骤S002中介绍的对
Figure 984711DEST_PATH_IMAGE102
拆分成第一行梯度图像和第一列梯度序列的方法将密文图像拆分成第二行梯度图像
Figure 368419DEST_PATH_IMAGE100
和第二列梯度序列
Figure 171290DEST_PATH_IMAGE101
和初始值。
按照步骤S002-S004中所述方法进行以下处理：获取第二行梯度图像的第二向量，根据第二向量得到初始滤波核；根据第一向量各行梯度值以及各行梯度值对应的像素个数确定各行梯度值对应的滤波中心坐标，根据第一向量各梯度值确定各行梯度值的扩张率值，将初始滤波核作为各行像素值的第一滤波核，根据第二向量确定各行梯度值的第一滤波核的更新数据个数，根据各行梯度值的第一滤波核的更新像素个数对初始矩阵进行更新得到各行梯度值的第二滤波核，结合各行梯度值的第二滤波核和扩张率得到各行梯度值的第三滤波核。将各行梯度值的第三滤波核放置在各行梯度值对应的滤波中心坐标位置处，利用各行梯度值的第三滤波核对所覆盖的数字矩阵中的数据进行滤波处理得到各行梯度值的第二滤波值。
获取第二向量中各行梯度值在第二行梯度图像中的所有像素点，根据各行梯度值的第二滤波值确定各行梯度值对应像素点的移动方向和移动距离，具体如下：
将各行梯度值的第二滤波值转换为二进制数，获取第二滤波值二进制数的末位数字
Figure 749295DEST_PATH_IMAGE103
，末位数据确定移动方向，其中1表示逆时针方向，0表示顺时针方向。将第二滤波值二进制数剪除末位数字得到滤波值缺位二进制数，将滤波值缺位二进制数转化为十进制数得到滤波值缺位十进制数
Figure 4827DEST_PATH_IMAGE104
，所述滤波值缺位十进制数确定移动像素的个数。所述移动方向和移动像素个数对应的主体为行梯度值为
Figure 192226DEST_PATH_IMAGE074
的像素集合中的各像素。同理根据第二向量中每个维度的行梯度数据得到行梯度数据对应的各像素的移动方向和移动距离。
将第二行梯度图每行像素值首尾相接构成初始解密环
Figure 974237DEST_PATH_IMAGE105
。以第二向量的最后维度的行梯度值对应像素的移动方法为例来说明。第二向量最后维度行梯度值确定的移动方向为
Figure 956100DEST_PATH_IMAGE106
、移动距离为
Figure 197463DEST_PATH_IMAGE107
，
Figure 188553DEST_PATH_IMAGE099
表示第二向量的维度值。获取第二向量最后维数据的行梯度值的所有像素，每个像素均以初始解密环为基础，从本像素位置出发向
Figure 700437DEST_PATH_IMAGE106
数据确定的方向移动
Figure 977834DEST_PATH_IMAGE107
个像素距离得到解密环
Figure 942379DEST_PATH_IMAGE108
。
从第二向量的最后一维度行梯度数据出发，向维度降低方向移动，基于上一个维度得到加密环的基础上，将每个维度上的行梯度值对应的所有像素向对应移动方向上移动对应数量的位置。直至第二向量的第一个维度的行梯度值对应的像素移动完成，获取最后得到的解密环
Figure 232765DEST_PATH_IMAGE109
。
将解密环恢复成图像，所述图像为加密后行梯度图像
Figure 599156DEST_PATH_IMAGE040
。
同理完成列梯度序列的解密处理得到解密后列梯度序列
Figure 922821DEST_PATH_IMAGE045
；
按照步骤S002-S004所述方法，根据解密后的行梯度图像
Figure 764875DEST_PATH_IMAGE040
、列梯度序列
Figure 832188DEST_PATH_IMAGE045
和初始值得到监控视频图像。
综上所述，本发明实施例通过将图像分解成行梯度图像、列梯度序列和初始值，对每个分解得到的行梯度图像和列梯度序列分别进行置乱处理得到置乱后的行梯度图像和列梯度序列，根据置乱后的行梯度图像、列梯度序列和初始值得到密文图像，这种方式得到密文图像即能实现图像像素值的加密，同时还能实现图像像素值的置乱，达到双重加密效果。同时，在对行梯度图像、列梯度序列进行置乱时将梯度值大的像素的置乱效果更好，提高对图像中高梯度的纹理结构这种关键信息的加密效果，进一步提高监控视频图像的加密质量。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种监控视频加密方法，其特征在于，所述方法包括：
获取监控视频图像及生成数字矩阵，将监控视频图像各通道分解成第一行梯度图像、第一列梯度图像初始值；
将第一行梯度图像加密处理得到加密后的第一行梯度图像的方法，包括：
统计第一行梯度图像的各行梯度值的像素个数得到第一向量，所述第一向量的各维度值为各行梯度值的像素个数，根据第一向量得到初始滤波核，将初始滤波核作为各行梯度值的第一滤波核，根据第一向量得到各行梯度值的滤波中心坐标，根据第一向量对第一滤波核进行更新得到各行梯度值的第二滤波核，根据第一向量得到第二滤波核的扩张率，根据第二滤波核、第二滤波核的扩张率得到各行梯度值的第三滤波核；将第三滤波核放置在数字矩阵的所述滤波中心坐标处，利用第三滤波核对应数字矩阵覆盖区域进行滤波处理得到各行梯度值的第一滤波值；
将第一行梯度图像拼接得到初始加密环；根据初始加密环和各行梯度值的第一滤波值得到加密后的第一行梯度图像；
同理将第一列梯度图像加密处理得到加密后的第一列梯度图像；
根据加密后的第一行梯度图像、加密后的第一列梯度图像和初始值得到监控视频图像各通道的密文图像。
2.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述将监控视频图像各通道分解成第一行梯度图像、第一列梯度图像初始值的方法，包括：
将监控视频图像各通道的每行各像素值分别与次行对应列的像素值做差得到每行差值像素序列，所有行的差值像素序列构成第一行梯度图像，所述第一行梯度图像的各像素值为各行梯度值；
将各通道监控视频图像的第一行的各列像素分别与本行的次列像素做差得到第一列梯度序列；
获取各通道监控视频图像的第一行第一列的像素值作为初始值。
3.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述根据第一向量得到初始滤波核的方法，包括：
计算第一向量的一阶矩、二阶矩、…、八阶矩、九阶矩，将所述第一向量的九个阶矩构成的3*3矩阵作为初始滤波核。
4.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述根据第一向量得到各行梯度值的滤波中心坐标的方法，包括：
获取第一向量中各行梯度值以及各行梯度值的像素个数，根据各行梯度值和各行梯度值的像素个数得到各行梯度值的滤波中心的位置次序的公式为：
Figure 868628DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 30619DEST_PATH_IMAGE002
表示第
Figure 295378DEST_PATH_IMAGE003
个行梯度值，
Figure 251833DEST_PATH_IMAGE004
表示第
Figure 652244DEST_PATH_IMAGE003
个行梯度值的像素个数，
Figure 352347DEST_PATH_IMAGE005
表示数字矩阵的行个数，
Figure 268350DEST_PATH_IMAGE006
表示第
Figure 661285DEST_PATH_IMAGE003
个行梯度值的滤波中心的位置次序；
根据每个行梯度值的滤波中心的位置次序得到各行梯度值的滤波中心的坐标公式为：
Figure 233212DEST_PATH_IMAGE007
Figure 235541DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 6051DEST_PATH_IMAGE006
为第
Figure 304308DEST_PATH_IMAGE009
行梯度值的滤波中心的位置次序，
Figure 160269DEST_PATH_IMAGE010
表示数字矩阵的行个数，
Figure 202174DEST_PATH_IMAGE011
表示取余符号，
Figure 797497DEST_PATH_IMAGE012
表示第
Figure 328972DEST_PATH_IMAGE009
个行梯度值的滤波中心列数，
Figure 875491DEST_PATH_IMAGE013
为
Figure 455508DEST_PATH_IMAGE006
除以
Figure 200610DEST_PATH_IMAGE014
得到的商值的向上取整数，
Figure 604785DEST_PATH_IMAGE015
表示第
Figure 373020DEST_PATH_IMAGE009
个行梯度值得滤波中心的行数。
5.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述根据第一向量对第一滤波核进行更新得到各行梯度值的第二滤波核的方法，包括：
获取第一向量中的各行梯度值以及各梯度值的像素个数，根据各行梯度值计算各行梯度值对应的第一滤波核的更新个数的公式为：
Figure 819045DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure 887495DEST_PATH_IMAGE017
表示第
Figure 459641DEST_PATH_IMAGE018
个行梯度值，
Figure 449594DEST_PATH_IMAGE019
表示一种函数，所述函数当
Figure 699310DEST_PATH_IMAGE020
时，
Figure 356687DEST_PATH_IMAGE021
,当
Figure 604129DEST_PATH_IMAGE022
时，
Figure 642230DEST_PATH_IMAGE023
，
Figure 367740DEST_PATH_IMAGE024
表示第
Figure 941941DEST_PATH_IMAGE009
个行梯度值对应的第一滤波核的更新个数；
将各行梯度值的第一滤波核的九个数据划分为第一位置数据、第二位置数据、…、第九位置数据得到第一滤波核数据序列，从第一位置数据出发，向数据位置次序增加方向移动，选取第一滤波核的第一数量个数据构成待更新数据序列，所述第一数量为更新个数；
各更新数据序列的确定方法如下：
将行梯度值对应的像素个数转化为二进制数，将二进制数据末尾三位数据转化为十进制数据，根据十进制数据确定角度方向；
在数字矩阵中从各行梯度值的第一滤波核的滤波中心坐标出发，向第一滤波核的角度方向上移动行梯度值个数据到达第一位置，获取从第一位置出发向第一滤波核角度方向上的连续第一数量个数据作为更新数据序列，所述第一数量为更新个数；
将更新数据序列中的各维度数据依次替换第一滤波核数据序列的待更新数据序列对应维度上的数据得到更新后第一滤波核数据序列，将更新后第一滤波核数据序列构建得到第二滤波核。
6.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述根据第一向量得到第二滤波核的扩张率的方法，包括：
分别获取各行梯度值的第一滤波核滤波中心坐标位置与数字矩阵第二行、倒数第二行、第二列、倒数第二列的距离，在所有四个距离中选取最小距离值，根据各行梯度值确定各行梯度值的第二滤波核的计算公式为：
Figure 94705DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 387146DEST_PATH_IMAGE026
为第
Figure 417812DEST_PATH_IMAGE027
个行梯度值，
Figure 49782DEST_PATH_IMAGE028
表示第
Figure 639026DEST_PATH_IMAGE027
个行梯度值的第一滤波核得到的最小距离值，
Figure 153184DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 220497DEST_PATH_IMAGE027
个行梯度值的第二滤波核的扩张率值。
7.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述根据第二滤波核、第二滤波核的扩张率得到各行梯度值的第三滤波核的方法，包括：
在第二滤波核每行之间插入扩张率对应数量行的0向量以及在第二滤波核每列之间插入扩张率对应数量列的0向量得到第三滤波核。
8.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述根据初始加密环和各行梯度值的第一滤波值得到加密后的第一行梯度图像的方法，包括：
将第一向量各行梯度值的第一滤波值转化为二进制数，根据二进制数的末尾数字确定各行梯度值的移动方向，将去除末尾数字的二进制数转化为十进制数，将十进制数作为各行梯度值的移动距离；
从第一向量的第一维度的行梯度值开始，到第一向量的最后一个维度的行梯度值终止，进行如下操作：在第一行梯度图像中获取像素值取值为各行梯度值的像素点集合，将各维度的行梯度值对应的像素点在初始加密环上移动所述移动距离得到阶段加密环；
获取最后维度行梯度值操作完成后得到的最后阶段加密环，将最后阶段加密环恢复成加密后的第一行梯度图像。
9.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述根据加密后的第一行梯度图像、加密后的第一列梯度图像和初始值得到监控视频图像各通道的密文图像的方法，包括：
将初始值作为各通道密文图像的首行首列像素值，初始值加上加密后第一列梯度序列的第一维度上的值得到各通道密文图像第一行第二列的像素值，将各通道密文图像第一行第二列的像素值加上加密后第一列梯度序列的第二维度上的值得到各通道密文图像第一行第三列的像素值，依次类推得到各通道密文图像的第一行的所有像素值；
将各通道密文图像的第一行各像素值加上加密后第一行梯度图像第一行对应列的像素值得到各通道密文图像的第二行各像素值，…,依次类推将各通道密文图像各行各像素值加上第一行梯度图像对应行对应列的像素值得到各通道密文图像的次行各像素值，进而得到整个密文图像。
10.根据权利要求1所述的一种监控视频加密方法，其特征在于，所述生成数字矩阵的方法，包括：
利用混沌映射公式得到混沌序列，将混沌序列均匀分割成多个长度相同的短序列，所有的短序列构建的矩阵称为数字矩阵。
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