CN116074514B - 一种多媒体数据的安全通信云广播系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种多媒体数据的安全通信云广播系统，包括：将多媒体数据转换为一维序列；根据分割长度获得灰度值区间和平替灰度值；根据每个灰度值区间和平替灰度值的频率，获得分割长度的优选度，获得目标分割长度；根据目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表，对目标子序列对应的灰度值区间的目标代表灰度值以及目标平替灰度值序列进行编码，获得一维序列的编码结果；将一维序列的编码结果、第一序列和第二序列从云广播系统的服务端传输至智能终端，实现多媒体数据通信。本发明对子序列的代表灰度值和平替灰度值序列进行编码，提高多媒体数据的压缩效果，进而提高多媒体数据的安全通信效率。

Description

一种多媒体数据的安全通信云广播系统

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种多媒体数据的安全通信云广播系统。

背景技术

图片、视频类多媒体数据相较于其它类型的多媒体数据，具有数据量大、冗余信息多的特点，对图片、视频类多媒体数据进行传输时，对通信网络产生很大的负担，同时，对图片、视频类多媒体数据进行加密时的计算量较大，导致多媒体数据的安全通信的效率低，因此，需要对图片、视频类多媒体数据先压缩后传输。

常规的有损压缩方法基于图片、视频类多媒体数据的冗余特性，对图片、视频类多媒体数据进行有损压缩，虽然具有较高的压缩效率，但是会造成图片、视频质量的下降。

常规的无损压缩方法包括霍夫曼编码，利用图像、视频类多媒体数据的信息熵进行无损压缩，但是霍夫曼编码只有在图像、视频类多媒体数据的信息熵较小时才能达到较好的压缩效果。

由于图像、视频类多媒体数据的数据量大且类型复杂，因此，不能保证霍夫曼编码对所有图像、视频类多媒体数据都具有较好的压缩效果，因此，需要对图像、视频类多媒体数据进行转换，使得转换后的数据的信息熵减小，进而提高霍夫曼编码对所有图像、视频类多媒体数据的压缩效果。

发明内容

本发明提供一种多媒体数据的安全通信云广播系统，以解决现有的问题。

本发明的一种多媒体数据的安全通信云广播系统采用如下技术方案：

本发明一个实施例提供了一种多媒体数据的安全通信云广播系统，所述系统包括：

数据转换模块，将多媒体数据转换为一维序列；

目标分割长度获取模块，根据分割长度获得所有灰度值区间，以及所有灰度值区间的代表灰度值和所有平替灰度值；根据分割长度对一维序列进行划分，获得所有子序列以及所有子序列对应的灰度值区间；将子序列中所有灰度值与子序列对应的灰度值区间的代表灰度值的差组成的序列记为子序列的平替灰度值序列；根据所有子序列对应的灰度值区间，统计每个灰度值区间的频率；根据所有子序列的平替灰度值序列，统计每个平替灰度值的频率；根据每个灰度值区间和每个平替灰度值的频率，获得分割长度的优选度；将最大的优选度对应的分割长度记为目标分割长度；

编码表获取模块，根据目标分割长度获得所有目标子序列对应的灰度值区间对应的目标代表灰度值以及目标平替灰度值序列，根据第一序列和第二序列，获得目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表；

数据编码模块，根据目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表，对所有目标子序列对应的灰度值区间对应的目标代表灰度值以及目标平替灰度值序列进行编码，获得一维序列的编码结果；

数据安全通信模块，对一维序列的编码结果进行加密，将一维序列的加密结果、第一序列和第二序列从云广播系统的服务端传输至智能终端，实现多媒体数据的安全通信；

数据解密解码模块，对一维序列的加密结果解密获得一维序列的编码结果，根据第一序列和第二序列对一维序列的编码结果进行解码，获得多媒体数据。

进一步地，所述根据分割长度获得所有灰度值区间，以及所有灰度值区间的代表灰度值和所有平替灰度值，包括的具体步骤如下：

根据分割长度将灰度值范围划分为若干个长度等于分割长度的灰度值区间，相邻两个灰度值区间具有重叠部分，重叠部分的长度等于固定长度，记为分割长度对应的灰度值区间，将灰度值区间的中位数记为灰度值区间的代表灰度值；其中，第j个灰度区间为[(j-1)×(c-2),j×(c-2)+1]；

将灰度值区间中每个灰度值与灰度值区间的代表灰度值的差值作为灰度值区间中每个灰度值的平替灰度值，获得所有平替灰度值。

进一步地，所述根据分割长度对一维序列进行划分，获得所有子序列以及所有子序列对应的灰度值区间，包括的具体步骤如下：

S1，获取一维序列中第一个灰度值对应的灰度值区间，根据第一个灰度值对应的灰度值区间获得子序列，包括：

S101，如果一维序列中第一个灰度值仅对应一个灰度值区间，将该灰度值区间记为代表区间，将一维序列中前k个灰度值组成的序列记为子序列，要求前k个灰度值都属于代表区间，且k取最大值，代表区间为子序列对应的灰度值区间；

S102，如果一维序列中第一个灰度值对应两个灰度值区间，将两个灰度值区间分别记为第一区间和第二区间，将一维序列中前

个灰度值组成的序列记为第一子序列，要求前/>

个灰度值都属于第一区间，且/>

取最大值；将一维序列中前/>

个灰度值组成的序列记为第二子序列，要求前/>

个灰度值都属于第二区间，且/>

取最大值；如果/>

，将第一子序列记为子序列，将第一区间记为子序列对应的灰度值区间，如果/>

，将第二子序列记为子序列，将第二区间记为子序列对应的灰度值区间；

S2，将获得的子序列从一维序列中去除；

S3，重复S1到S2，直至一维序列为空时停止迭代，获得多个子序列，将获得的多个子序列记为分割长度对应的所有子序列。

进一步地，所述根据每个灰度值区间和每个平替灰度值的频率，获得分割长度的优选度，包括的具体步骤如下：

式中，

表示分割长度c的优选度，/>

表示分割长度c对应的所有子序列的数量，/>

表示分割长度c对应的所有灰度值区间的数量，/>

表示分割长度c对应的第k个灰度值区间的频率，L表示一维序列的长度，/>

表示分割长度c对应的第t个平替灰度值的频率。/>

进一步地，所述根据目标分割长度获得所有目标子序列对应的灰度值区间对应的目标代表灰度值以及目标平替灰度值序列，包括的具体步骤如下：

将目标分割长度对应的所有灰度值区间记为目标灰度值区间，将目标分割长度对应的所有目标灰度值区间的代表灰度值记为目标代表灰度值，将目标分割长度对应的平替灰度值记为目标平替灰度值；将目标分割长度对应的所有子序列记为目标子序列，将所有目标子序列的平替灰度值序列记为目标平替灰度值序列。

进一步地，所述根据第一序列和第二序列，获得目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表，包括的具体步骤如下：

根据所有目标子序列对应的目标灰度值区间，统计每个目标灰度值区间的频率；根据所有目标子序列的目标平替灰度值序列，统计每个目标平替灰度值的频率；按照频率从大到小的顺序，将所有目标灰度值区间的目标代表灰度值排列组成的序列记为第一序列；按照频率从大到小的顺序，将所有目标平替灰度值排列组成的序列记为第二序列；

构建

层的范式霍夫曼树，其中，/>

表示目标分割长度/>

对应的目标灰度值区间的数量，将除前两层外的所有层的左节点以及最后一层的右节点记为第一目标节点，按照从上到下的顺序，将第一序列中的所有目标代表灰度值依次分配给每个第一目标节点，按照左0右1的方式给范式霍夫曼树分配编码，将获得的范式霍夫曼树记为代表范式霍夫曼树；根据代表范式霍夫曼树获得所有目标代表灰度值的编码，所有目标代表灰度值的编码组成目标代表灰度值编码表；

构建

层的范式霍夫曼树，其中，/>

表示目标分割长度，将除前两层外的所有层的左节点以及最后一层的右节点记为第二目标节点，按照从上到下的顺序，将第二序列中的所有目标平替灰度值依次分配给每个第二目标节点，按照左1右0的方式给范式霍夫曼树分配编码，将获得的范式霍夫曼树记为平替范式霍夫曼树；根据平替范式霍夫曼树获得所有目标平替灰度值的编码，所有目标平替灰度值的编码组成目标平替灰度值编码表。

本发明的技术方案的有益效果是：相较于根据常规的霍夫曼编码对图片、视频类多媒体数据进行压缩时，需要构建一个层数较多的灰度值编码表，使得多媒体数据的编码结果较长，导致图片、视频类多媒体数据的压缩效率有限；本发明根据分割长度通过将所有灰度值转换为少量的代表灰度值和平替灰度值，构建两个层数较少的编码表，编码表中代表灰度值和平替灰度值的编码较短，则多媒体数据的编码结果较短，提高多媒体数据的压缩效率；本发明通过分割长度将灰度值范围划分为多个灰度值区间，获得所有灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值；结合多媒体数据的局部相似性，将一维序列划分为若干个具有局部相似性的子序列，进而用每个子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列来表示每个子序列，根据所有子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列的编码结果获得分割长度的优选度，选择优选度最大的目标分割长度，保证了所有子序列的编码结果最短，进而保证多媒体数据的编码结果最短，提高多媒体数据的压缩效果，减小多媒体数据的加密的计算量，进而提高多媒体数据的安全通信效率。

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，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地介绍，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他的附图。

图1为本发明的一种多媒体数据的安全通信云广播系统的系统框图。

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多媒体数据的安全通信云广播系统，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多媒体数据的安全通信云广播系统的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种多媒体数据的安全通信云广播系统，该系统包括以下模块：

数据转换模块K1，用于将多媒体图像转换为一维序列。

需要说明的是，图片、视频类多媒体数据相较于其它类型的多媒体数据，具有数据量大、冗余信息多的特点，对多媒体数据进行传输通信对通信网络产生很大的负担，因此，需要对多媒体数据先压缩后传输。

对于图片类多媒体数据，将图像中所有像素点的灰度值按照预设顺序展开成一维序列；对于视频类多媒体数据，将视频的第一帧图像中所有像素点的灰度值按照预设顺序展开成一维序列，对于视频中的其他帧图像，采用帧差法进行压缩。

本实施例中，预设顺序为Zigzag扫描顺序，在其他实施例中预设顺序包括但不限于Zigzag扫描、Hilbert扫描、光栅扫描、蛇形扫描。

目标分割长度获取模块K2，用于计算所有分割长度的优选度，进而获得目标分割长度。

需要说明的是，常规的有损压缩方法基于图片、视频类多媒体数据的冗余特性，对图片、视频类多媒体数据进行有损压缩，虽然具有较高的压缩效率，但是会造成图片、视频质量的下降；常规的无损压缩方法包括霍夫曼编码，利用图像、视频类多媒体数据的信息熵进行无损压缩，但是霍夫曼编码只有在图像、视频类多媒体数据的信息熵较小时才能达到较好的压缩效果；为了保证霍夫曼编码对所有图像、视频类多媒体数据都具有较好的压缩效果，需要对图像、视频类多媒体数据进行转换，使得转换后的数据的信息熵减小，进而提高霍夫曼编码对所有图像、视频类多媒体数据的压缩效果。因此，本实施例通过分割长度将灰度值范围划分为多个灰度值区间，获得所有灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值；结合图像、视频类多媒体数据的局部相似性，将一维序列划分为若干个具有局部相似性的子序列，进而用每个子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列来表示每个子序列，根据所有子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列的编码结果获得分割长度的优选度，选择优选度最大的目标分割长度，保证了所有子序列的编码结果最短，即压缩效果最好。

进一步需要说明的是，根据常规的霍夫曼编码对图片、视频类多媒体数据进行压缩，需要构建一个层数等于所有灰度值数量的灰度值编码表，灰度值编码表中灰度值的编码较长，则图片、视频类多媒体数据的编码结果较长，导致图片、视频类多媒体数据的压缩效率有限；而本实施例通过将所有灰度值转换为少量的代表灰度值和平替灰度值，构建两个层数较少的编码表，编码表中代表灰度值和平替灰度值的编码较短，则图片、视频类多媒体数据的编码结果较短，提高图片、视频类多媒体数据的压缩效率。

1.根据分割长度获得分割长度对应的所有灰度值区间，以及分割长度对应的所有灰度值区间的代表灰度值和分割长度对应的所有平替灰度值。

多媒体数据中组成图像的像素点的灰度值的取值范围为[0,255]，将[0,255]记为灰度值范围。

根据预设范围[2,10]内的任意一个整数i获得分割长度c=2i+1，根据分割长度c将灰度值范围划分为若干个长度等于分割长度c的灰度值区间，相邻两个灰度值区间具有重叠部分，重叠部分的长度等于固定长度，记为分割长度c对应的灰度值区间，将灰度值区间的中位数记为灰度值区间的代表灰度值，在本实施例中，固定长度为2；其中，第1个灰度值区间为[0,c-1]，第2个灰度值区间为[c-2,2c-3]，同理，第j个灰度区间为[(j-1)×(c-2),j×(c-2)+1]。需要说明的是，最后一个灰度值区间的长度可能不足分割长度c，将最后一个灰度值区间的中位数记为最后一个灰度值区间的代表灰度值。

将灰度值区间中每个灰度值与灰度值区间的代表灰度值的差值作为灰度值区间中每个灰度值的平替灰度值；由于每个灰度值区间的长度均等于分割长度，且灰度值区间的代表灰度值为灰度值区间的中位数，因此，分割长度c对应的平替灰度值共有c种，具体为[-(c-1)/2,(c-1)/2]区间中的所有整数。

根据常规的霍夫曼编码对图片、视频类多媒体数据进行压缩，需要构建一个层数等于所有灰度值的编码表，编码表中灰度值的编码较长，则图片、视频类多媒体数据的编码结果较长，导致图片、视频类多媒体数据的压缩效率有限；而本实施例通过将所有灰度值转换为少量的代表灰度值和平替灰度值，构建两个层数较少的编码表，编码表中代表灰度值和平替灰度值的编码较短，则图片、视频类多媒体数据的编码结果较短，提高图片、视频类多媒体数据的压缩效率。

2.获得分割长度对应的所有子序列，以及所有子序列对应的灰度值区间。

将一维序列划分为若干个子序列，包括：

S1，获取一维序列中第一个灰度值对应的灰度值区间，根据第一个灰度值对应的灰度值区间获得子序列，包括：

S101，如果一维序列中第一个灰度值仅对应一个灰度值区间，将一维序列中前k个灰度值组成的序列记为子序列，要求前k个灰度值都属于第一个灰度值对应灰度值区间，且k取最大值。

S102，如果一维序列中第一个灰度值对应两个灰度值区间，将两个灰度值区间分别记为第一区间和第二区间，将一维序列中前

个灰度值组成的序列记为第一子序列，要求前/>

个灰度值都属于第一区间，且/>

取最大值；将一维序列中前/>

个灰度值组成的序列记为第二子序列，要求前/>

个灰度值都属于第二区间，且/>

取最大值；如果/>

，将第一子序列记为子序列，将第一区间记为子序列对应的灰度值区间，如果/>

，将第二子序列记为子序列，将第二区间记为子序列对应的灰度值区间。

S2，将获得的子序列从一维序列中去除。

S3，重复S1到S2，直至一维序列为空时停止迭代，获得多个子序列，将获得的多个子序列记为分割长度对应的子序列。

结合图像、视频类多媒体数据的局部相似性，将一维序列划分为若干个具有局部相似性的子序列，后续只需要用每个子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列来表示每个子序列，且代表灰度值和平替灰度值序列的编码结果较短，则一维序列的编码结果较短，提高图片、视频类多媒体数据的压缩效率。

至此，实现将一维序列划分为若干个子序列。

3.获得分割长度对应的所有子序列的平替灰度值序列，计算分割长度的优选度，获得目标分割长度。

需要说明的是，常规的霍夫曼编码是利用图像、视频类多媒体数据的信息熵进行无损压缩，图像、视频类多媒体数据的信息熵越小，图像、视频类多媒体数据的压缩效果越好，因此，本实施例根据所有子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列的编码结果获得分割长度的优选度，选择优选度最大的目标分割长度，保证了所有子序列的编码结果最短，即压缩效果最好。

在本实施例中，将分割长度对应的子序列中每个灰度值与子序列对应的灰度值区间的代表灰度值的差记为子序列中每个灰度值的平替灰度值，将子序列中所有灰度值的平替灰度值组成的序列记为子序列的平替灰度值序列。

根据分割长度对应的所有子序列对应的灰度值区间，统计分割长度对应的每个灰度值区间的频率；根据分割长度对应的所有子序列的平替灰度值序列，统计分割长度对应的每个平替灰度值的频率。

分割长度的优选度的计算公式为：

式中，

表示分割长度c的优选度，/>

表示分割长度c对应的所有子序列的数量，/>

表示分割长度c对应的所有灰度值区间的数量，/>

表示分割长度c对应的第k个灰度值区间的频率，L表示一维序列的长度，/>

表示分割长度c对应的第t个平替灰度值的频率。

表示分割长度c对应的所有灰度值区间的熵，每个灰度值区间具有一个代表灰度值，因此，该值也表示分割长度c对应的所有灰度值区间的代表灰度值的熵，即可以用来表征所有灰度值区间的代表灰度值的平均编码结果，该值越小，则所有灰度值区间的代表灰度值的平均编码结果越短；/>

表示分割长度c对应的所有平替灰度值的熵，即可以用来表征所有平替灰度值的平均编码结果，该值越小，则所有平替灰度值的平均编码结果越短；/>

在后续对一维序列进行编码时，将每个子序列表示为代表灰度值和平替灰度值序列，对每个子序列的代表灰度值和平替灰度值序列进行编码，实现对子序列的编码压缩；综上，分割长度为c时，

表征一维序列的编码结果，该值越小，则一维序列的编码结果越短，根据分割长度c对一维序列进行编码的压缩效率越高，越应该选择分割长度c对一维序列进行编码，相应的分割长度c的优选度

越大。

计算所有分割长度的优选度，将最大的优选度对应的分割长度记为目标分割长度。

本实施例通过分割长度将灰度值范围划分为多个灰度值区间，获得所有灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值，用每个子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列来表示每个子序列，根据所有子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列的编码结果获得分割长度的优选度，根据优选度自适应获得目标分割长度，保证了所有子序列的编码结果最短，即一维序列的编码结果最短，压缩效果最好。

编码表获取模块K3，用于获取目标分割长度对应的目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表。

1.根据目标分割长度，获取目标代表灰度值序列和目标平替灰度值序列。

将目标分割长度对应的所有灰度值区间记为目标灰度值区间，将目标分割长度对应的所有目标灰度值区间的代表灰度值记为目标代表灰度值，将目标分割长度对应的平替灰度值记为目标平替灰度值；将目标分割长度对应的所有子序列记为目标子序列，将所有目标子序列的平替灰度值序列记为目标平替灰度值序列。

根据所有目标子序列对应的目标灰度值区间，统计每个目标灰度值区间的频率；根据所有目标子序列的目标平替灰度值序列，统计每个目标平替灰度值的频率；按照频率从大到小的顺序，将所有目标灰度值区间的目标代表灰度值排列组成的序列记为第一序列；按照频率从大到小的顺序，将所有目标平替灰度值排列组成的序列记为第二序列。

2.根据第一序列和第二序列，获取目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表。

构建

层的范式霍夫曼树，其中，/>

表示目标分割长度/>

对应的目标灰度值区间的数量，将除前两层外的所有层的左节点以及最后一层的右节点（共/>

个节点）记为第一目标节点，按照从上到下的顺序，将第一序列中的所有目标代表灰度值依次分配给每个第一目标节点，按照左0右1的方式给范式霍夫曼树分配编码，将获得的范式霍夫曼树记为代表范式霍夫曼树；根据代表范式霍夫曼树获得所有目标代表灰度值的编码，所有目标代表灰度值的编码组成目标代表灰度值编码表。

构建

层的范式霍夫曼树，其中，/>

表示目标分割长度，将除前两层外的所有层的左节点以及最后一层的右节点（共/>

个节点）记为第二目标节点，按照从上到下的顺序，将第二序列中的所有目标平替灰度值依次分配给每个第二目标节点，按照左1右0的方式给范式霍夫曼树分配编码，将获得的范式霍夫曼树记为平替范式霍夫曼树；根据平替范式霍夫曼树获得所有目标平替灰度值的编码，所有目标平替灰度值的编码组成目标平替灰度值编码表。

需要说明的是，由于是从范式霍夫曼树的第三层开始分配目标代表灰度值，且采用左0右1的方式给范式霍夫曼树分配编码，因此，目标代表灰度值编码表中除最后一个目标代表灰度值的编码外，其他所有目标代表灰度值的编码都是由若干个1和1个0组成的，且编码的最后一位为0，而最后一个目标代表灰度值的编码则是由

个1组成的；由于是从范式霍夫曼树的第三层开始分配目标平替灰度值，且采用左1右0的方式给范式霍夫曼树分配编码，因此，目标平替灰度值编码表中除最后一个目标平替灰度值的编码外，其他所有目标平替灰度值的编码都是由若干个0和1个1组成的，且编码的最后一位为1，而最后一个目标平替灰度值的编码则是由/>

个0组成的；综上，后续根据目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表，对所有目标子序列对应的灰度值区间对应的目标代表灰度值和目标平替灰度值序列进行，获得一维序列的编码结果，即使一维序列的编码结果中目标代表灰度值和目标平替灰度值的编码混在一起，也能够根据目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表对编码结果中目标代表灰度值和目标平替灰度值进行区分并解码，保证本实施例编码方法的可解码性和可实施性。

数据编码模块K4，用于根据目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表，获得一维序列的编码结果。

用目标代表灰度值编码表对目标子序列对应的灰度值区间的目标代表灰度值进行编码获得第一编码；用目标平替灰度值编码表对目标子序列的目标平替灰度值序列进行编码获得第二编码序列，其中，第二编码序列由多个第二编码组成，每个第二编码是目标子序列的目标平替灰度值序列中的每个目标平替灰度值的编码结果；将第一编码和第二编码序列作为目标子序列的编码结果，将所有目标子序列的编码结果作为一维序列的编码结果，也既是多媒体数据的压缩编码结果。

相较于常规的霍夫曼编码中，根据所有灰度值构建的霍夫曼编码表，本实施例通过目标分割长度将所有灰度值转换为少量的目标代表灰度值和目标平替灰度值，分别构建层数较少的目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表，进而对目标子序列对应的灰度值区间对应的目标代表灰度值和目标平替灰度值序列进行编码，获得的编码结构较短，则图片、视频类多媒体数据的编码结果较短，提高了图片、视频类多媒体数据的压缩效率。

数据安全通信模块K5，用于对多媒体数据的压缩编码结果进行加密传输，实现多媒体数据的安全通信。

需要说明的是，由于范式霍夫曼树的结构是固定的，因此，只需要存储用于构建代表范式霍夫曼树和平替范式霍夫曼树的第一序列和第二序列，即可根据第一序列和第二序列以及固定结构的范式霍夫曼树，获取目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表。

对一维序列的编码结果进行加密，获得一维序列的加密结果，云广播系统具有“服务端+控制端+智能终端”形式的全链条多媒体数据通信方法，将多媒体数据的加密结果（即一维序列的加密结果）、第一序列和第二序列从服务端传输至智能终端，实现多媒体数据的安全通信。

数据解密解码模块K6，用于对一维序列的加密结果解密，根据第一序列和第二序列，对一维序列的编码结果进行解码，获得多媒体数据。

对一维序列的加密结果解密获得一维序列的编码结果，根据第一序列和第二序列以及固定结构的范式霍夫曼树，获得代表范式霍夫曼树和平替范式霍夫曼树，根据代表范式霍夫曼树和平替范式霍夫曼树获取目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表。

根据目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表按照从左到右的顺序依次对一维序列的编码结果进行解码：能够根据目标代表灰度值编码表进行解码时，将解码结果记为目标代表灰度值，能够根据目标平替灰度值编码表进行解码时，将解码结果记为目标平替灰度值；将所有的解码结果组成的序列记为解码序列。

根据目标代表灰度值将解码序列划分为多个解码子序列，每个解码子序列包括个一个目标代表灰度值以及连续的若干个目标平替灰度值；将解码子序列中的每个目标平替灰度值与目标代表灰度值的和组成的序列记为数据子序列；所有数据子序列组成的序列按照预设顺序组成的图像即为多媒体数据。

本发明的系统包括数据转换模块、目标分割长度获取模块、编码表获取模块、数据编码模块、数据安全通信模块、数据解密解码模块。相较于根据常规的霍夫曼编码对图片、视频类多媒体数据进行压缩时，需要构建一个层数较多的灰度值编码表，使得多媒体数据的编码结果较长，导致图片、视频类多媒体数据的压缩效率有限；本发明根据分割长度通过将所有灰度值转换为少量的代表灰度值和平替灰度值，构建两个层数较少的编码表，编码表中代表灰度值和平替灰度值的编码较短，则多媒体数据的编码结果较短，提高多媒体数据的压缩效率；本发明通过分割长度将灰度值范围划分为多个灰度值区间，获得所有灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值；结合多媒体数据的局部相似性，将一维序列划分为若干个具有局部相似性的子序列，进而用每个子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列来表示每个子序列，根据所有子序列对应的灰度值区间的代表灰度值和平替灰度值序列的编码结果获得分割长度的优选度，选择优选度最大的目标分割长度，保证了所有子序列的编码结果最短，进而保证多媒体数据的编码结果最短，提高多媒体数据的压缩效果，减小多媒体数据的加密的计算量，进而提高多媒体数据的安全通信效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (5)

1.一种多媒体数据的安全通信云广播系统，其特征在于，所述系统包括：

数据转换模块，将多媒体数据转换为一维序列；

目标分割长度获取模块，根据分割长度获得所有灰度值区间，以及所有灰度值区间的代表灰度值和所有平替灰度值；根据分割长度对一维序列进行划分，获得所有子序列以及所有子序列对应的灰度值区间；将子序列中所有灰度值与子序列对应的灰度值区间的代表灰度值的差组成的序列记为子序列的平替灰度值序列；根据所有子序列对应的灰度值区间，统计每个灰度值区间的频率；根据所有子序列的平替灰度值序列，统计每个平替灰度值的频率；根据每个灰度值区间和每个平替灰度值的频率，获得分割长度的优选度；将最大的优选度对应的分割长度记为目标分割长度；

编码表获取模块，根据目标分割长度获得所有目标子序列对应的灰度值区间对应的目标代表灰度值以及目标平替灰度值序列，根据第一序列和第二序列，获得目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表；

数据编码模块，根据目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表，对所有目标子序列对应的灰度值区间对应的目标代表灰度值以及目标平替灰度值序列进行编码，获得一维序列的编码结果；

数据安全通信模块，对一维序列的编码结果进行加密，将一维序列的加密结果、第一序列和第二序列从云广播系统的服务端传输至智能终端，实现多媒体数据的安全通信；

数据解密解码模块，对一维序列的加密结果解密获得一维序列的编码结果，根据第一序列和第二序列对一维序列的编码结果进行解码，获得多媒体数据；

所述根据第一序列和第二序列，获得目标代表灰度值编码表和目标平替灰度值编码表，包括的具体步骤如下：

根据所有目标子序列对应的目标灰度值区间，统计每个目标灰度值区间的频率；根据所有目标子序列的目标平替灰度值序列，统计每个目标平替灰度值的频率；按照频率从大到小的顺序，将所有目标灰度值区间的目标代表灰度值排列组成的序列记为第一序列；按照频率从大到小的顺序，将所有目标平替灰度值排列组成的序列记为第二序列；

构建

层的范式霍夫曼树，其中，/>

表示目标分割长度/>

对应的目标灰度值区间的数量，将除前两层外的所有层的左节点以及最后一层的右节点记为第一目标节点，按照从上到下的顺序，将第一序列中的所有目标代表灰度值依次分配给每个第一目标节点，按照左0右1的方式给范式霍夫曼树分配编码，将获得的范式霍夫曼树记为代表范式霍夫曼树；根据代表范式霍夫曼树获得所有目标代表灰度值的编码，所有目标代表灰度值的编码组成目标代表灰度值编码表；

构建

层的范式霍夫曼树，其中，/>

表示目标分割长度，将除前两层外的所有层的左节点以及最后一层的右节点记为第二目标节点，按照从上到下的顺序，将第二序列中的所有目标平替灰度值依次分配给每个第二目标节点，按照左1右0的方式给范式霍夫曼树分配编码，将获得的范式霍夫曼树记为平替范式霍夫曼树；根据平替范式霍夫曼树获得所有目标平替灰度值的编码，所有目标平替灰度值的编码组成目标平替灰度值编码表。

2.根据权利要求1所述的一种多媒体数据的安全通信云广播系统，其特征在于，所述根据分割长度获得所有灰度值区间，以及所有灰度值区间的代表灰度值和所有平替灰度值，包括的具体步骤如下：

根据分割长度将灰度值范围划分为若干个长度等于分割长度的灰度值区间，相邻两个灰度值区间具有重叠部分，重叠部分的长度等于固定长度，记为分割长度对应的灰度值区间，将灰度值区间的中位数记为灰度值区间的代表灰度值；其中，第j个灰度区间为[(j-1)×(c-2),j×(c-2)+1]，c为分割长度；

将灰度值区间中每个灰度值与灰度值区间的代表灰度值的差值作为灰度值区间中每个灰度值的平替灰度值，获得所有平替灰度值。

3.根据权利要求1所述的一种多媒体数据的安全通信云广播系统，其特征在于，所述根据分割长度对一维序列进行划分，获得所有子序列以及所有子序列对应的灰度值区间，包括的具体步骤如下：

S1，获取一维序列中第一个灰度值对应的灰度值区间，根据第一个灰度值对应的灰度值区间获得子序列，包括：

S101，如果一维序列中第一个灰度值仅对应一个灰度值区间，将该灰度值区间记为代表区间，将一维序列中前k个灰度值组成的序列记为子序列，要求前k个灰度值都属于代表区间，且k取最大值，代表区间为子序列对应的灰度值区间；

S102，如果一维序列中第一个灰度值对应两个灰度值区间，将两个灰度值区间分别记为第一区间和第二区间，将一维序列中前

个灰度值组成的序列记为第一子序列，要求前

个灰度值都属于第一区间，且/>

取最大值；将一维序列中前/>

个灰度值组成的序列记为第二子序列，要求前/>

个灰度值都属于第二区间，且/>

取最大值；如果/>

，将第一子序列记为子序列，将第一区间记为子序列对应的灰度值区间，如果/>

，将第二子序列记为子序列，将第二区间记为子序列对应的灰度值区间；

S2，将获得的子序列从一维序列中去除；

S3，重复S1到S2，直至一维序列为空时停止迭代，获得多个子序列，将获得的多个子序列记为分割长度对应的所有子序列。

4.根据权利要求1所述的一种多媒体数据的安全通信云广播系统，其特征在于，所述根据每个灰度值区间和每个平替灰度值的频率，获得分割长度的优选度，包括的具体步骤如下：

式中，

表示分割长度c的优选度，/>

表示分割长度c对应的所有子序列的数量，/>

表示分割长度c对应的所有灰度值区间的数量，/>

表示分割长度c对应的第k个灰度值区间的频率，L表示一维序列的长度，/>

表示分割长度c对应的第t个平替灰度值的频率。

5.根据权利要求1所述的一种多媒体数据的安全通信云广播系统，其特征在于，所述根据目标分割长度获得所有目标子序列对应的灰度值区间对应的目标代表灰度值以及目标平替灰度值序列，包括的具体步骤如下：

将目标分割长度对应的所有灰度值区间记为目标灰度值区间，将目标分割长度对应的所有目标灰度值区间的代表灰度值记为目标代表灰度值，将目标分割长度对应的平替灰度值记为目标平替灰度值；将目标分割长度对应的所有子序列记为目标子序列，将所有目标子序列的平替灰度值序列记为目标平替灰度值序列。

Images