CN115632873A - 基于视频数据的电子商务安全监控系统 - Google Patents

基于视频数据的电子商务安全监控系统 Download PDF

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CN115632873A CN202211402221.2A CN202211402221A CN115632873A CN 115632873 A CN115632873 A CN 115632873A CN 202211402221 A CN202211402221 A CN 202211402221A CN 115632873 A CN115632873 A CN 115632873A
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Abstract

本发明涉及图像加密技术领域，具体涉及一种基于视频数据的电子商务安全监控系统，该系统包括：数据采集模块，用于获取交易视频数据图像，计算像素值的关注度；数据处理模块，用于获取像素值对应的像素方块，计算像素值的填充个数；加密传输模块，用于获取矩阵字典，将相同像素值的像素点加密成不同的结果并传输至安全监控服务器；数据解密模块，用于获取加密数据中矩阵字典，根据矩阵字典进行解密。本发明能够保证数据在传输过程中的机密性。

Description

基于视频数据的电子商务安全监控系统
技术领域
本发明涉及图像加密技术领域，具体涉及一种基于视频数据的电子商务安全监控系统。
背景技术
电子商务是以信息网络技术为手段，在线开展网上购物、网上交易、电子支付等各种商务活动、交易活动、金融活动的一种新型的商业运营模式。对于重要的业务，为确保交易安全性，以及交易操作的可回溯性，需对交易进行监控。但由于电子商务在虚拟的电脑上开展，对电子商务交易进行监控需在交易操作终端对业务员的交易操作进行录屏，并传输至电子商务安全监控服务器。在传输过程中，可能会导致交易操作信息泄露，造成严重后果。
为确保交易操作视频数据传输的安全性及实时性，需对每一帧视频图像进行加密并传输。现有的图像加密方法如霍夫曼编码根据像素值出现的频率进行编码。但对于同一个像素值的像素点，编码结果一致，使得加密信息容易被破解，无法保证数据传输的安全性和机密性。
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基于视频数据的电子商务安全监控系统，所采用的技术方案具体如下：
数据采集模块，用于获取电子商务交易视频数据，将视频数据中的RGB图像的任一通道图像记为单通道图像；将电子商务交易软件界面分为不同单元，并为各单元设置对应的重要程度级别；统计像素值在不同单元中出现的频率，根据所述频率和重要程度级别计算像素值的关注度；
数据处理模块，用于将单通道图像上各像素值转换为八位二进制数，构建大小为3×3的矩阵，将二进制数从矩阵左上角开始依次按顺时针方向填入矩阵，得到各像素值对应的像素方块；根据单通道图像的像素范围构建预设大小的空白矩阵；根据空白矩阵包含的像素方块数量设置位置数量，根据位置数量和像素值的关注度得到像素值的填充个数；
加密传输模块，用于按照像素值的填充个数在空白矩阵中随机选取相同数量的大小为3×3小矩阵，将该像素值对应的像素方块分别填入所述小矩阵中；若像素方块与小矩阵中的数值冲突，则跳过当前位置进行填充；进而根据像素方块中的数值和小矩阵中数值的填充情况，计算剩余未被填充的像素方块填入小矩阵的概率；根据所述概率新选择小矩阵进行填充；将填充完成的空白矩阵记为矩阵字典，根据矩阵字典对图像进行加密；
数据解密模块，用于获取加密数据中矩阵字典，根据矩阵字典中位置对应的像素方块提取八位二进制数，并转换为十进制，进而得到像素点的像素值。
优选地，所述像素值的关注度的获取方法具体为：
Figure BDA0003935345480000021
其中，pa表示像素值a的关注度，da表示像素值a在所有视频数据对应的单通道图像中出现的频率，dk(a)表示像素值a在单元k中出现的频率，fk表示单元k的重要程度级别，K表示单元的总数量。
优选地，所述填充个数具体为位置数量和像素值的关注度的乘积。
优选地，所述像素方块填入小矩阵的概率具体为：
若空白矩阵中的小矩阵不是空白的，或者小矩阵中的数值与像素值对应的像素方块中的数值冲突，则像素方块填入该小矩阵的概率为第一数值；若空白矩阵中的小矩阵为空白的，则像素方块填入该小矩阵的概率为第二数值；若空白矩阵中的小矩阵存在数值且该数值与像素方块中的数值相同，则像素方块填入该小矩阵的概率为第三数值；其中，根据小矩阵中与像素方块中数值和位置均相同的个数得到第三数值。
优选地，所述矩阵字典的获取方法具体为：
获取单通道图像上所有像素值的填充个数，按照填充个数从大到小的顺序将像素值的像素方块填充到空白矩阵中；全部像素值对应的像素方块填充完成后，仍存在空白小矩阵，则随机填入0或者1，得到填充完成的空白矩阵，记为矩阵字典。
优选地，所述根据矩阵字典对图像进行加密具体为：
获取单通道图像上像素点的像素值，随机选取矩阵字典中该像素值对应的一个像素方块，并获取该像素方块的位置坐标，所述像素方块和该像素方块的位置坐标为加密数据。
优选地，所述加密传输模块还包括：数据传输子模块，用于将加密的结果传输至电子商务安全监控服务器。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
本发明通过交易操作交易软件特征获取矩阵字典，将相同像素值的像素点加密成不同的结果，可避免攻击者利用像素点之间的关系猜测图像内容，保证了视频帧图像传输过程中的机密性。同时，本发明可实现对交易操作的实时监控，确保传输过程中交易信息的机密性。
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是本发明的一种基于视频数据的电子商务安全监控系统的系统框图；
图2是本发明的像素值为105对应的像素方块示意图。
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基于视频数据的电子商务安全监控系统，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基于视频数据的电子商务安全监控系统的具体方案。
本发明所针对的具体场景为：为确保电子商务重要业务线上交易的安全性，以及交易的可回溯性，需对交易进行安全监控。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于视频数据的电子商务安全监控系统的系统框图，该系统包括：
数据采集模块，用于获取电子商务交易视频数据，将视频数据中的RGB图像的任一通道图像记为单通道图像；将电子商务交易软件界面分为不同单元，并为各单元设置对应的重要程度级别；统计像素值在不同单元中出现的频率，根据所述频率和重要程度级别计算像素值的关注度。
首先，在交易操作终端，当业务员打开交易软件时触发视频数据采集操作，具体地，对交易操作终端进行录屏，在录屏过程中，对采集到的每一帧图像实时传输至数据处理模块，直到业务员关闭交易软件时停止录屏。
需要说明的是，由于录屏获取的电子商务交易视频数据中的图像为RGB图像，本实施例分别获取每一帧视频帧图像的R、G和B三个通道的图像，并对其分别进行加密解密处理，故获取其中任意一个通道的图像记为单通道图像，并以对一张单通道图像进行加密解密操作为例进行说明。
然后，交易操作软件界面不同单元对应不同颜色，例如背景单元为一个或者多个颜色，交易指令单元为一个颜色，交易金额单元为一个颜色等。为避免同一单元像素点加密成同一个结果，进而导致图像的内容可猜测，结合像素值出现的频率与交易操作软件界面不同单元的重要程度获取像素值关注度，以便后续根据关注度设置矩阵字典中对应像素值的个数，使得同一像素值加密成不同的结果。
具体地，将交易操作软件界面分成不同的单元，例如密码单元、交易指令单元、交易金额单元和背景单元等，实施者可根据实际情况进行划分。同时，人为的为每个单元设置一个重要程度级别，所述重要程度级别越大该单元越重要，越需要保密。例如，指令模块重要程度级别为x，交易金额模块重要程度级别为x－1，背景模块不包含重要信息，其重要程度级别为1等，实施者可根据实际情况进行设置。
并统计单通道图像上所有像素值在电子商务视频数据中每一帧视频帧图像对应的单通道图像中出现的频率，同时，统计所有像素值在图像上不同单元中出现的频率。其中，需要说明的是，不同图像中包含的像素值构成的像素范围不同，在本实施例中，以像素范围为[0,255]为例进行说明。
最后，根据像素值出现的频率和不同单元的重要程度级别计算像素值的关注度，用公式表示为：
Figure BDA0003935345480000041
其中，pa表示像素值a的关注度，da表示像素值a在所有视频数据对应的单通道图像中出现的频率，dk(a)表示像素值a在单元k中出现的频率，fk表示单元k的重要程度级别，K表示单元的总数量。
Figure BDA0003935345480000042
表示像素值a的重要程度，上述公式对其进行归一化，当像素值a的频率越大，且像素值a越重要，为了保证传输过程中的安全证，越需要将图像中像素值a加密成不同的结果，则此时对像素值a的关注度越大。进而获取图像中所有像素值的关注度。
数据处理模块，用于将单通道图像上各像素值转换为八位二进制数，构建大小为3×3的矩阵，将二进制数从矩阵左上角开始依次按顺时针方向填入矩阵，得到各像素值对应的像素方块；根据单通道图像的像素范围构建预设大小的空白矩阵；根据空白矩阵包含的像素方块数量设置位置数量，根据位置数量和像素值的关注度得到像素值的填充个数。
首先，为了便于后续对图像信息的加密，需要将像素值转换成像素方块。具体地，将所有像素值均转换为八位的二进制数，在本实施例中，像素值范围为[0,255]，故需将该像素范围内所有像素值都进行转换。构建一个大小为3×3的矩阵，将各像素值对应的八位二进制数从矩阵的左上角开始按照顺时针的方向依次填入矩阵中，得到的矩阵记为像素值的像素方块。例如，将像素值6转换为八位的二进制数为00000110，将其填入矩阵得到像素值6对应的像素方块。将像素值105转换为八位的二进制数为01101001，将其填入矩阵得到像素值105对应的像素方块，如图2所示。
然后，获取像素范围[0,255]中所有像素值对应的像素方块，共有256个，分别对应了256个像素值。256个像素方块可以拼接组成一个大小为48×48的矩阵，该矩阵包含(48-2)×(48-2)＝2116个大小为3×3的小矩阵，即可以包含2116个像素方块。使用像素值对应的像素方块在48×48矩阵中的一个位置，即可表示对应像素值。如此可实现将256个像素值映射成2116个位置坐标，来实现加密。
需要说明的是，256个像素方块的拼接顺序不同，得到的48×48的矩阵中包含的2116个像素方块的内容相应的也不同。为了能够给使关注度大的同一像素值对应的各个像素点加密成不同的结果，则要保证大小为48×48的矩阵中包含该像素值对应的像素方块的个数越多。可以遍历256个像素方块所有的拼接顺序，依据像素值的关注度从中选取最优的结果，但该方法的时间复杂度与空间复杂度巨大，在有限的时间和空间内无法得到结果。本实施例中选取了一种更优的方法进行获取。
最后，构建一个大小为48×48的空白矩阵，按照一定概率选择性填充该空白矩阵，可增加密文信息的复杂度。结合像素值的关注度，获取每个像素值对应的像素方块在空白矩阵中的填充个数。
根据空白矩阵包含的像素方块数量设置位置数量，具体地，在大小为48×48的空白矩阵包含2116个大小为3×3的小矩阵，也即可包含2116个像素方块，为了保证所有像素值对应的像素方块均能够被填充入空白矩阵中，在空白矩阵中需要先预留116个大小为3×3的小矩阵的位置，将其他2000个位置分配给不同的像素值。其中，预留的小矩阵的位置的数量实施者可根据实际情况进行设置。
根据位置数量和像素值的关注度得到像素值的填充个数，用公式表示为：
Figure BDA0003935345480000051
其中，Ga表示像素值a对应的像素方块在空白矩阵中的填充个数，pa表示像素值a的关注度，2000为本实施例中设置的位置数量，
Figure BDA0003935345480000052
为向下取整符。
进而计算所有像素值的填充个数，并将像素值和填充个数构成的二元组按照填充个数从大到小的顺序排列，得到一个二元组序列，记为{(a1,Ga1),(a2,Ga2),…,(a256,Ga256)}，其中，a1表示像素值为a1，Ga1表示像素值a1对应的填充个数，且a1为填充个数最多的像素值。
需要说明的是，由于矩阵是空白的，且按照填充个数的大小顺序将像素值的像素方块填入空白矩阵，同时，填充的方式是随机选取的小矩阵，若不预留一些小矩阵的位置，则可能会导致填充到最后几个像素值时，没有完整的小矩阵能够被填充，或者存在完整的小矩阵但其内容并不是完全空白，且小矩阵中的内容与需要填入的像素方块的内容冲突。
加密传输模块，用于按照像素值的填充个数在空白矩阵中随机选取相同数量的大小为3×3小矩阵，将该像素值对应的像素方块分别填入所述小矩阵中；若像素方块与小矩阵中的数值冲突，则跳过当前位置进行填充；进而根据像素方块中的数值和小矩阵中数值的填充情况，计算剩余未被填充的像素方块填入小矩阵的概率；根据所述概率新选择小矩阵进行填充；将填充完成的空白矩阵记为矩阵字典，根据矩阵字典对图像进行加密。
具体地，将像素值的像素方块按照填充个数的大小顺序对大小为48×48的空白矩阵进行填充，具体步骤为：
1、空白矩阵的大小为48×48，可包含2116个大小为3×3的小矩阵，对所有小矩阵进行1-2116的编号。在所有小矩阵中等概率随机选取Ga1个小矩阵，依次将像素值a1对应的像素方块填入随机选取的Ga1个小矩阵的各个位置处。若待填入的像素方块内容与小矩阵中的内容冲突，则跳过当前待填入的小矩阵的位置，进行下一个小矩阵位置的填充，直到无法进行填充时结束，此时将像素值a1对应的像素方块已经被填入的个数记为ga1。
2、像素值a1的像素方块待填充的剩余个数为ha1＝Ga1-ga1，空白矩阵中已经填充ga1个小矩阵，这些个小矩阵填入像素值a1对应的剩余的像素方块的概率为0。计算剩余个数像素值a1的像素方块填入每个小矩阵中的概率。
若空白矩阵中的小矩阵不是空白的，或者小矩阵中的数值与像素值对应的像素方块中的数值冲突，则像素方块填入该小矩阵的概率为第一数值，即第一数值的取值为0。若空白矩阵中的小矩阵为空白的，则像素方块填入该小矩阵的概率为第二数值，即第二数值的取值为
Figure BDA0003935345480000061
若空白矩阵中的小矩阵存在数值且该数值与像素方块中的数值相同，则像素方块填入该小矩阵的概率为第三数值；其中，根据小矩阵中与像素方块中数值和位置均相同的个数得到第三数值，即第三数值的取值为
Figure BDA0003935345480000062
j为小矩阵中与像素方块中数值和位置均相同的个数。用公式表示为：
Figure BDA0003935345480000063
其中，qi,a1表示像素值a1对应的像素方块填入第i个小矩阵的概率，从小矩阵和像素方块左上角的位置处开始按照顺时针方向依次进行编号，中心位置不编号。oi(u)为第i个小矩阵中第u个位置的数值，ra1(u)为像素值a1对应的像素方块中第u个位置的数值。
当第i个小矩阵中某些位置处存在数值，但该数值与像素值a1的像素方块对应位置的数值不同，此时像素值a1的像素方块无法填入第i个小矩阵，则对应的概率为0。当第i个小矩阵中所有位置处都为空时，此时像素值a1对应的像素方块可以填入第i个小矩阵，将概率设置为
Figure BDA0003935345480000064
当第i个小矩阵中某些位置处存在数值，且这些数值与像素值a1的像素方块对应位置的数值相同时，此时像素值a1对应的像素方块可以填入第i个小矩阵，将相同的数值的个数记为j，则概率的取值为相同数值的个数占所有位置的比例即
Figure BDA0003935345480000065
对像素值a1的像素方块填入所有小矩阵中的概率进行归一化操作，用公式表示为：
Figure BDA0003935345480000066
其中，q′i,a1表示归一化后的像素值a1对应的像素方块填入第i个小矩阵的概率，qi,a1表示归一化前的像素值a1对应的像素方块填入第i个小矩阵的概率。
3、在空白矩阵中剩余未被填充的小矩阵中采用归一化后的概率随机选择剩余个数为ha1个小矩阵(不等概率采样)，若待填入的内容与已填入的内容有冲突，则跳过当前待填入的位置，进行下一个小矩阵位置的填充，直到填充结束，并更新像素值a1对应的像素方块已经填入的个数。通过不等概率采样，可以实现尽可能的将像素方块填入重复比例较大的小矩阵中。
4、重复步骤2-3，直到像素值a1对应的像素方块均已被填入空白矩阵中。
5、重复步骤2-4，将每个像素值对应的像素方块按照填充个数的大小顺序进行填充，直到每个像素值对应个数的像素方块均已填入空白矩阵。若此时还存在未填充的小矩阵，则将该小矩阵空的位置处随机填入0或1。
至此，完成了大小为48×48的空白矩阵的填充，将其称为矩阵字典，所述矩阵字典包含了2116个像素方块，即每个像素值对应的像素方块在字典中有多个位置，且像素值的关注度越大，该像素值对应的像素方块在矩阵字典中的位置越多。同时，将字典分别保存在交易操作终端以及电子商务安全监控服务器。
需要说明的是，在本实施例中像素值a1对应的像素方块的填充个数最大，故本实施例以像素值a1对应的像素方块填入空白矩阵为例进行说明，由于像素值a1对应的像素方块是第一个被填入空白矩阵中的，在步骤1可能就已经完成填充，在后续其他像素值对应的像素方块填入已经具有填充内容的空白矩阵时，更多的符合上述步骤。
同时，一个小矩阵中除中心位置外其他位置被填充的概率均为
Figure BDA0003935345480000071
当第i个小矩阵中所有位置处都为空时，将概率设置为
Figure BDA0003935345480000072
目的是为了使其概率略小于小矩阵中某些位置处存在数值与像素方块对应位置的数值相同时对应的概率，可以实现尽可能的将像素方块填入重复比例较大的小矩阵中。
数据加密模块在交易操作终端结合矩阵字典对视频帧图像的单通道图像进行加密，具体为：像素点的像素值为a，像素值a对应的像素方块在矩阵字典中有多个位置，在这些位置中随机选择一个位置，获取该位置的坐标，用该位置的坐标来表示该像素点，进而可以将图像中每一个像素点都使用一个坐标来表示。则像素点的像素值对应的像素方块和该像素方块的位置坐标为该像素点的加密数据，即像素点对应一个坐标和一个像素方块。
加密传输模块还包括：数据传输子模块，用于将加密的结果即加密数据传输至电子商务安全监控服务器。
数据解密模块，用于对电子商务安全监控服务器接受到的加密数据进行解密，获取加密数据中矩阵字典，根据矩阵字典中位置对应的像素方块提取八位二进制数，并转换为十进制，进而得到像素点的像素值。具体地，根据加密数据中的坐标信息在矩阵字典中找到相应的位置，获取矩阵字典中该位置处的像素方块，提取像素方块中的八位二进制数，并将其转换为十进制，即可得到对应像素点的像素值，进而可以将所有像素点对应的加密信息解密成像素值。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于视频数据的电子商务安全监控系统，其特征在于，该系统包括：
数据采集模块，用于获取电子商务交易视频数据，将视频数据中的RGB图像的任一通道图像记为单通道图像；将电子商务交易软件界面分为不同单元，并为各单元设置对应的重要程度级别；统计像素值在不同单元中出现的频率，根据所述频率和重要程度级别计算像素值的关注度；
数据处理模块，用于将单通道图像上各像素值转换为八位二进制数，构建大小为3×3的矩阵，将二进制数从矩阵左上角开始依次按顺时针方向填入矩阵，得到各像素值对应的像素方块；根据单通道图像的像素范围构建预设大小的空白矩阵；根据空白矩阵包含的像素方块数量设置位置数量，根据位置数量和像素值的关注度得到像素值的填充个数；
加密传输模块，用于按照像素值的填充个数在空白矩阵中随机选取相同数量的大小为3×3小矩阵，将该像素值对应的像素方块分别填入所述小矩阵中；若像素方块与小矩阵中的数值冲突，则跳过当前位置进行填充；进而根据像素方块中的数值和小矩阵中数值的填充情况，计算剩余未被填充的像素方块填入小矩阵的概率；根据所述概率新选择小矩阵进行填充；将填充完成的空白矩阵记为矩阵字典，根据矩阵字典对图像进行加密；
数据解密模块，用于获取加密数据中矩阵字典，根据矩阵字典中位置对应的像素方块提取八位二进制数，并转换为十进制，进而得到像素点的像素值。
2.根据权利要求1所述的一种基于视频数据的电子商务安全监控系统，其特征在于，所述像素值的关注度的获取方法具体为：
Figure FDA0003935345470000011
其中，pa表示像素值a的关注度，da表示像素值a在所有视频数据对应的单通道图像中出现的频率，dk(a)表示像素值a在单元k中出现的频率，fk表示单元k的重要程度级别，K表示单元的总数量。
3.根据利要求1所述的一种基于视频数据的电子商务安全监控系统，其特征在于，所述填充个数具体为位置数量和像素值的关注度的乘积。
4.根据权利要求1所述的一种基于视频数据的电子商务安全监控系统，其特征在于，所述像素方块填入小矩阵的概率具体为：
若空白矩阵中的小矩阵不是空白的，或者小矩阵中的数值与像素值对应的像素方块中的数值冲突，则像素方块填入该小矩阵的概率为第一数值；
若空白矩阵中的小矩阵为空白的，则像素方块填入该小矩阵的概率为第二数值；
若空白矩阵中的小矩阵存在数值且该数值与像素方块中的数值相同，则像素方块填入该小矩阵的概率为第三数值；其中，根据小矩阵中与像素方块中数值和位置均相同的个数得到第三数值。
5.根据权利要求1所述的一种基于视频数据的电子商务安全监控系统，其特征在于，所述矩阵字典的获取方法具体为：
获取单通道图像上所有像素值的填充个数，按照填充个数从大到小的顺序将像素值的像素方块填充到空白矩阵中；全部像素值对应的像素方块填充完成后，仍存在空白小矩阵，则随机填入0或者1，得到填充完成的空白矩阵，记为矩阵字典。
6.根据权利要求1所述的一种基于视频数据的电子商务安全监控系统，其特征在于，所述根据矩阵字典对图像进行加密具体为：
获取单通道图像上像素点的像素值，随机选取矩阵字典中该像素值对应的一个像素方块，并获取该像素方块的位置坐标，所述像素方块和该像素方块的位置坐标为加密数据。
7.根据权利要求1所述的一种基于视频数据的电子商务安全监控系统，其特征在于，所述加密传输模块还包括：数据传输子模块，用于将加密的结果传输至电子商务安全监控服务器。
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