CN117879845B - 基于区块链的影视数据文件加密保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视频数据加密存储技术领域，提出了基于区块链的影视数据文件加密保护方法及系统，包括：采集影视数据文件，将每一帧图像转换到LAB颜色空间中；获取若干数据块，获取每个数据块的表征序列，根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，根据嵌入向量获取第一个数据块的最终密钥；获取每个数据块的降维表征向量，根据嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，获取参考权重，根据第一个数据块的最终密钥、降维表征向量、嵌入向量以及参考权重，获取每个数据块的最终密钥；根据每个数据块的最终密钥进行加密，得到最终密文数据，将最终密文数据存储到区块链中。本发明旨在对影视数据分块加密并通过区块链存储来提高影视数据的保密性。

Description

基于区块链的影视数据文件加密保护方法及系统

技术领域

本发明涉及视频数据加密存储领域，具体涉及基于区块链的影视数据文件加密保护方法及系统。

背景技术

区块链作为一种信息存储方式，其去中心化以及数据难以篡改可以较好地保留数据信息的真实可靠性，因此对于影视数据文件可以基于区块链进行存储，为了保证影视数据文件的保密性，需要对影视数据文件进行加密处理。

现有方法中对影视数据文件进行加密通常使用AES加密方法，由于密钥单一导致密文数据非常容易破解；因此在区块链基础上，需要将影视数据文件进行分块，将不同数据块存储在不同的区块链节点上，同时针对每个节点采用不同的密钥进行加密，通过对密钥进行特殊管理，提高影视数据文件存储的保密性。

发明内容

本发明提供基于区块链的影视数据文件加密保护方法及系统，以解决现有的影视数据文件存储保密性不足的问题，所采用的技术方案具体如下：

第一方面，本发明一个实施例提供了基于区块链的影视数据文件加密保护方法，该方法包括以下步骤：

采集影视数据文件，将每一帧图像转换到LAB颜色空间中；

根据影视数据文件的帧数获取帧数长度，根据帧数长度将影视数据文件划分为若干数据块，根据每个数据块中每一帧图像中亮度值分布获取每个数据块的表征序列，根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，将每个数据块的嵌入向量的余弦相似度最小的嵌入向量对应的数据块，作为每个数据块的相反块，将第一个数据块的相反块的嵌入向量作为第一个数据块的最终密钥，根据第一个数据块的最终密钥获取第一个数据块的初始密文数据；

获取每个数据块的降维表征向量，根据每个数据块的相反块的嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，根据初始密文数据及数据块获取每个数据块的γ值，根据嵌入向量获取每个数据块的α值及β值，根据第一个数据块的最终密钥、降维表征向量、嵌入向量以及α值、β值及γ值，获取每个数据块的最终密钥；

根据每个数据块的最终密钥进行加密，得到最终密文数据，将最终密文数据存储到区块链中。

可选的，所述根据每个数据块中每一帧图像中亮度值分布获取每个数据块的表征序列，包括的具体方法为：

以任意一个数据块为目标数据块，目标数据块中任意一个位置作为目标位置，获取目标位置在目标数据块中每一帧图像上像素点的亮度值，按照每一帧图像顺序排列亮度值得到目标位置的亮度序列；

获取目标数据块中每个位置的亮度序列，计算任意两个位置的亮度序列之间的余弦相似度，将与其他亮度序列的余弦相似度之和最大的亮度序列，记为目标数据块的表征序列；获取每个数据块的表征序列。

可选的，所述根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，包括的具体方法为：

将每个数据块作为嵌入节点，将每个数据块的表征序列作为对应嵌入节点的节点值，将任意两个嵌入节点对应的表征序列之间的余弦相似度作为嵌入节点之间的边值，根据嵌入节点、节点值及边值完成图结构的构建；

获取图结构中每个嵌入节点的嵌入向量，根据嵌入节点与数据块的对应关系，得到每个数据块的嵌入向量。

可选的，所述根据第一个数据块的最终密钥获取第一个数据块的初始密文数据，包括的具体方法为：

获取影视数据文件的分辨率，第一个数据块的最终密钥为n维的行向量，计算分辨率中行数除以n得到的商，表示为u；

以第一个数据块中任意一帧图像为目标图像，根据商对目标帧图像的所有行进行均等分割，得到目标图像的若干行块，将任意一个行块中的像素点逐行首尾相连排列，对目标图像的所有行块进行重新排列，提取目标图像中每个像素点的亮度值作为矩阵的元素，得到的结果记为目标图像的转换矩阵；

将转换矩阵与n×n的方阵进行相乘，其中n×n的方阵中对角线元素为第一个数据块的最终密钥中每个元素按顺序填入，其他元素均为0；得到的结果记为转换矩阵的加密矩阵，将加密矩阵按照转换矩阵与目标图像中像素点的对应关系，利用加密矩阵中相应元素的数值对目标图像中对应位置的亮度值进行更新，得到的结果记为目标图像的加密图像；

获取第一个数据块中每一帧图像的加密图像，所有帧加密图像记为第一个数据块的初始密文数据。

可选的，所述获取每个数据块的降维表征向量，包括的具体方法为：

以第一个数据块中任意一帧图像为目标图像，获取目标图像中每个像素点的亮度值；将帧数长度除以嵌入向量的维度数的商记为分割数量，将第一个数据块的所有帧图像根据分割数量进行均等划分，得到第一个数据块的若干图像组；

将第一个数据块中任意一个图像组作为目标图像组，目标图像组中任意一帧图像作为参考图像，将参考图像中每个像素点的亮度值逐行首尾向量拼接成一个向量，记为参考图像的亮度向量，将目标图像组中每一帧图像的亮度向量按照顺序首尾相连拼接，记为目标图像组的组向量；

获取第一个数据块中每个图像组的组向量，对每个图像组的组向量进行降维，降维得到一维标量，将每个图像组的一维标量按顺序拼接，得到的向量记为第一个数据块的降维表征向量；

获取每个数据块的降维表征向量。

可选的，所述根据每个数据块的相反块的嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，包括的具体方法为：

以除第一个数据块之外的任意一个数据块为示例数据块，将示例数据块的相反块的嵌入向量作为示例数据块的初始密钥，根据初始密钥及示例数据块中每一帧图像中每个像素点的亮度值，按照第一个数据块的初始密文数据的获取方法，获取示例数据块中每一帧图像的加密图像，示例数据块中所有帧图像的加密图像构成示例数据块的初始密文数据；

获取除第一个数据块之外每个数据块的初始密文数据。

可选的，所述根据初始密文数据及数据块获取每个数据块的γ值，包括的具体方法为：

以除第一个数据块之外的任意一个数据块为示例数据块，示例数据块中任意一帧图像作为示例图像，获取示例图像与示例图像的加密图像的差分图像，将差值绝对值不为0的像素点记为差分图像中的差分像素点；

对示例图像及加密图像分别进行边缘检测，得到示例边缘图像及加密边缘图像，获取示例边缘图像与加密边缘图像的差分图像，记为边缘差分图像，获取边缘差分图像中的非0像素点，记为差分边缘像素点；

对示例图像的差分像素点与差分边缘像素点进行交集计算与并集计算，得到交并比，记为示例图像的交并比，获取示例数据块中每一帧图像的交并比，将所有交并比的均值作为示例数据块的γ值；

获取除第一个数据块之外每个数据块的密钥模型中的γ值。

可选的，所述根据嵌入向量获取每个数据块的α值及β值，包括的具体方法为：

以除第一个数据块之外的任意一个数据块为示例数据块，获取示例数据块与前一个数据块在嵌入向量之间的余弦相似度，记为示例数据块的相近相似度；获取示例数据块与前一个数据块的相反块在嵌入向量之间的余弦相似度，记为示例数据块的相反相似度；

余弦相似度的值域为[-1,1]，则将值域从[-1,1]归一化到[0,1]中，相近相似度归一化结果记为相近相似值，相反相似度归一化结果记为相反相似值；将相近相似值与(1-γ)的乘积作为示例数据块的α值，将相反相似值与(1-γ)的乘积作为示例数据块的β值；

获取除第一个数据块之外每个数据块的密钥模型中的α值及β值。

可选的，所述获取每个数据块的最终密钥，包括的具体方法为：

对于第二个数据块，已知第一个数据块的最终密钥，将第二个数据块的α值作为第一个数据块的最终密钥的参考权重；已知第一个数据块的降维表征向量，将第二个数据块的β值作为第一个数据块的降维表征向量的参考权重；已知第二个数据块的相反块的嵌入向量，将第二个数据块的γ值作为第二个数据块的相反块的嵌入向量的参考权重；将每部分向量与参考权重的乘积相加，得到的向量记为第二个数据块的最终密钥；

获取除第一个数据块之外每个数据块的最终密钥。

第二方面，本发明另一个实施例提供了基于区块链的影视数据文件加密保护系统，该系统包括：

影视数据文件采集转换模块，影视数据文件密钥生成模块：根据影视数据文件的帧数获取帧数长度，根据帧数长度将影视数据文件划分为若干数据块，根据每个数据块中每一帧图像中亮度值分布获取每个数据块的表征序列，根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，将每个数据块的嵌入向量的余弦相似度最小的嵌入向量对应的数据块，作为每个数据块的相反块，将第一个数据块的相反块的嵌入向量作为第一个数据块的最终密钥，根据第一个数据块的最终密钥获取第一个数据块的初始密文数据；

获取每个数据块的降维表征向量，根据每个数据块的相反块的嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，根据初始密文数据及数据块获取每个数据块的γ值，根据嵌入向量获取每个数据块的α值及β值，根据第一个数据块的最终密钥、降维表征向量、嵌入向量以及α值、β值及γ值，获取每个数据块的最终密钥；

影视数据文件加密存储模块，根据每个数据块的最终密钥进行加密，得到最终密文数据，将最终密文数据存储到区块链中。

本发明的有益效果是：本发明通过对影视数据文件进行分块，将不同的数据块存储在不同的区块链节点上，同时对每个区块链节点都采用不同的密钥进行加密；通过对不同的密钥进行特殊处理，使得不同密钥之间存在一定联系，但同时结合每个数据块的明文数据信息，使得获取前一个密钥的前提下无法直接得到下一个密钥，同时在没有第一个数据块的最终密钥基础下，无法破解其他数据块的最终密钥，进而使得每个数据块加密过程存在嵌套关系但联系并不紧密，提高了影视数据文件在区块链节点上存储的加密安全性。

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，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例所提供的基于区块链的影视数据文件加密保护方法流程示意图；

图2为本发明另一个实施例所提供的基于区块链的影视数据文件加密保护系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例所提供的基于区块链的影视数据文件加密保护方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S001、采集影视数据文件，将每一帧图像转换到LAB颜色空间中。

本实施例的目的是对影视数据文件基于区块链进行存储并加密保护，因此首先需要采集待存储的影视数据文件，影视数据文件即为视频数据，本实施例以一段视频数据为例进行说明；同时由于视频数据中每一帧图像通常为RGB图像，每个像素点的像素值由三个分量共同表示，不便于进行处理，因此将每一帧图像从RGB颜色空间转换到LAB颜色空间中，则每一帧图像中每个像素点的像素值由亮度L，以及A和B两个颜色分量共同表示。

至此，获取到了影视数据文件，并将每一帧图像转换到LAB颜色空间中。

步骤S002、对影视数据定长分块获取若干数据块，根据每个数据块中每一帧图像中亮度值分布获取每个数据块的表征序列，根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，根据嵌入向量获取第一个数据块的最终密钥及初始密文数据。

需要说明的是，通过区块链对影视数据进行加密，则需要将影视数据分为多个小块，按照时间的先后顺序，分别记为第一个数据块、第二个数据块、…，分别存储在不同的区块链节点上；对每个节点上的数据块经过加密后存储，只有拥有对应密钥的用户才能解密获取该数据块的内容，进而实现加密；传统方法中通过给每个数据块设定一个密钥，如果分别设置不相关的密钥，密钥过长容易丢失；同时如果不同密钥之间相关性较大，则一个密钥被破解，容易导致所有信息的不安全；因此需要通过不同数据块的密钥之间设置联系，后面的密钥需要前一个密钥的部分信息，但只有前一个密钥很难推断得到下一个密钥，使得即使某个密钥被破解，对整体数据的安全性影响不大；而图嵌入得到的嵌入向量在表示了每个图结构节点信息的同时，也会包含有其它图结构节点的信息，因此对于不同块数据，首先通过图嵌入的方法获得每个数据块对应的嵌入向量，并根据嵌入向量得到最终密钥，即第一个数据块的密钥。

具体的，影视数据即为步骤S001中采集到的视频数据，获取视频数据的帧数，表示为N，将N/10作为每个数据块的帧数长度，实施者可根据实际情况进行帧数长度设置，需要保证帧数长度能够整除视频数据的帧数；根据帧数长度对视频数据均等分割，得到若干块，每块记为一个数据块，则得到了若干数据块，每个数据块中都包含了N/10帧图像；需要说明的是，本实施例中叙述的视频数据帧数为10的倍数，因此帧数长度为整数；对于任意一个数据块在每一帧图像上任意一个相同位置，获取该位置在每一帧图像上像素点的亮度值，按照时间顺序排列亮度值得到该位置的亮度序列，获取该数据块中每个位置的亮度序列；计算任意两个位置的亮度序列之间的余弦相似度，将与其他亮度序列的余弦相似度之和最大的亮度序列，记为该数据块的表征序列；按照上述方法获取每个数据块的表征序列；需要说明的是，表征序列的元素数量等于帧数长度。

进一步的，将每个数据块作为嵌入节点，此处为区分区块链节点，本实施例将图结构中的节点记为嵌入节点，将每个数据块的表征序列作为对应嵌入节点的节点值，将任意两个嵌入节点对应的表征序列之间的余弦相似度作为嵌入节点之间的边值，根据嵌入节点、节点值及边值完成图结构的构建；通过DynGEM方法获取图结构中每个嵌入节点的嵌入向量，嵌入向量表示了每个嵌入节点的特征信息及其邻居节点的特征信息；需要说明的是，本实施例中待存储的视频数据的分辨率为1080p，则每一帧图像的大小均为1920×1080，为了后续加密过程可以根据嵌入向量进行加密，因此将嵌入向量的维度设置为n维，本实施例采用n＝120进行计算，实施者可根据实际情况将嵌入向量的维度设置为能够整除1080的数n。

进一步需要说明的是，最终密钥即是第一个数据块的密钥，该密钥与后面的密钥有联系，同时为了使得密钥加密后的密文尽量少体现出第一个数据块的信息，由于每个数据块的嵌入向量可以表示该数据块的信息，因此将与第一个数据块的嵌入向量相似度最小的其他数据块的嵌入向量作为第一个数据块的加密密钥，对第一个数据块进行加密，使得加密后的第一个数据块的密文与明文的差异很大，降低被破解的概率。

具体的，已经获取到图结构中每个嵌入节点的嵌入向量，根据嵌入节点与数据块的对应关系，则得到了每个数据块的嵌入向量，计算任意两个嵌入向量之间的余弦相似度，将与第一个数据块的嵌入向量的余弦相似度最小的嵌入向量对应的数据块，记为第一个数据块的相反块，表示为第一相反块，将第一相反块的嵌入向量作为第一个数据块的密钥，记为第一个数据块的最终密钥。

进一步的，获取到第一个数据块的最终密钥后，最终密钥为n维的行向量，第一个数据块中每一帧图像的大小均为1920×1080，计算1080除以n得到的商，表示为u，以任意一帧图像为例，根据商对该帧图像的所有行进行均等分割，得到该帧图像的若干行块，行块数量等于n，将任意一个行块中的像素点逐行首尾相连排列，对该帧图像的所有行块进行重新排列，则得到了一个大小为(1980×u)×n的矩阵，提取该帧图像中每个像素点的亮度值作为矩阵的元素，得到的结果记为该帧图像的转换矩阵，将转换矩阵与n×n的方阵进行相乘，其中n×n的方阵中对角线元素为第一个数据块的最终密钥中每个元素按顺序填入，其他元素均为0；得到的结果记为转换矩阵的加密矩阵，将加密矩阵按照转换矩阵与该帧图像中像素点的对应关系，利用加密矩阵中相应元素的数值对该帧图像中对应位置的亮度值进行更新，得到的结果记为该帧图像的加密图像；按照上述方法获取第一个数据块中每一帧图像的加密图像，所有帧加密图像记为第一个数据块的初始密文数据。

至此，获取到了每个数据块的嵌入向量，并得到了第一个数据块的最终密钥，用于后续对其他数据块进行密钥获取并完成加密。

步骤S003、获取每个数据块的降维表征向量，根据嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，根据初始密文数据、数据块中每一帧图像以及嵌入向量获取参考权重，根据第一个数据块的最终密钥、降维表征向量、嵌入向量以及参考权重，获取每个数据块的最终密钥。

需要说明的是，为了安全起见，后一个密钥设置为只有在获得前一个密钥的前提下，才能获得，因此只有第一个密钥即最终密钥是已知的；后一个密钥中需要包含有前一个密钥的信息，同时，为了避免密钥之间的相关性较大，后一个密钥中需要含有通过自身数据块明文得到的信息，这样攻击者在不知道当前明文的前提下，不可能得到密钥含有的该数据块信息，即使得到了前一个密钥，也难以得到后一个密钥；因此可以将第二个数据块及之后的数据块设置为该种模型，通过当前数据块的前一个密钥、前一个数据块表征向量降维后的向量以及当前数据块的相反块的嵌入向量，构建出当前数据块的密钥模型，则不同数据块的密钥长度均为相同维度的向量；同时为了进一步提高密钥的安全性，需要对密钥模型中三部分设置不同参考权重；得到每个数据块的密钥后，密钥包含了前一个密钥，在不知道前一个密钥的前提下难以破解当前数据块的密钥，同时既有表征前一个数据块的降维表征向量，也有含有前一个数据块的相反块信息的前一个密钥，即既有相近信息又有相反信息，会使得最终的密文数据混乱程度较大，进而使破解难度增大，而当前数据块的相反块的嵌入向量则是基于最终密钥的获取方法参与密钥模型构建。

具体的，首先获取每个数据块的降维表征向量，对于任意一个数据块，获取该数据块中每一帧图像中每个像素点的亮度值；需要说明的是，为了保证降维表征向量的维度数可以与嵌入向量的维度数相等，因此需要确保帧数长度能够被嵌入向量的维度数整除，即N/10能够被n整除，若不能整除则重新设置嵌入向量的维度数；将帧数长度除以嵌入向量的维度数的商记为分割数量，将该数据块的所有帧图像根据分割数量进行均等划分，得到该数据块的若干图像组，每个图像组中包括图像的帧数相等；对于该数据块中的任意一个图像组，将任意一帧图像中每个像素点的亮度值逐行首尾向量拼接成一个向量，记为该帧图像的亮度向量，再将该图像组中每一帧图像的亮度向量按照顺序首尾相连拼接，记为该图像组的组向量；按照上述方法获取该数据块中每个图像组的组向量，该数据块中图像组的数量等于嵌入向量的维度数，对每个图像组的组向量进行降维，降维得到一维标量，再将每个图像组的一维标量按顺序拼接，得到的向量记为该数据块的降维表征向量，降维表征向量的维度数与嵌入向量的维度数相等；按照上述方法获取每个数据块的降维表征向量；需要说明的是，将组向量降维成一维标量采用PCA降维方法，PCA降维为公知技术，本实施例不再赘述。

进一步需要说明的是，前一个密钥以及前一个数据块的降维表征向量的参考权重是使得加密后的数据较为混乱，而当前数据块的相反块的嵌入向量则是为了使明文数据与最终密文数据相差较大，由于互相之间可能存在影响关系，即相差较大的同时往往导致加密后信息较为混乱，因此通过计算最小相似度向量导致的密文的混乱程度对参考权重进行计算。

具体的，对于密钥模型，本实施例将前一个密钥的参考权重用α表示，前一个数据块的降维表征向量的参考权重用β表示，当前数据块的相反块的嵌入向量的参考权重用γ表示；对于除第一个数据块之外任意一个数据块，将与该数据块的嵌入向量的余弦相似度最小的嵌入向量对应的数据块，作为该数据块的相反块；将该数据块的相反块的嵌入向量作为该数据块的初始密钥，根据初始密钥及该数据块中每一帧图像中每个像素点的亮度值，按照第一个数据块的初始密文数据的获取方法，获取该数据块中每一帧图像的加密图像，进而得到该数据块的初始密文数据；对于该数据块中任意一帧图像，获取该帧图像与该帧图像的加密图像的差分图像，其中差分方法为相同位置像素点的亮度值计算差值绝对值，将差值绝对值不为0的像素点记为差分图像中的差分像素点；对该帧图像及加密图像分别通过canny算子进行边缘检测，得到该帧边缘图像及加密边缘图像，获取该帧边缘图像与加密边缘图像的差分图像，记为边缘差分图像，边缘图像的差分方法为加密边缘图像减去该帧边缘图像，得到的结果中小于等于0的在差分图像中均设置为0，获取边缘差分图像中的非0像素点，记为差分边缘像素点；对该帧图像的差分像素点与差分边缘像素点进行交集计算与并集计算，进而得到交并比，记为该帧图像的交并比，其中交集与并集计算根据像素点的位置进行计算；按照上述方法获取该数据块中每一帧图像的交并比，将所有交并比的均值作为该数据块的γ值；按照上述方法获取除第一个数据块之外每个数据块的密钥模型中的γ值。

进一步需要说明的是，参考权重α对应了前一个密钥，前一个密钥包含了前一个数据块的相反块的信息，参考权重β对应了前一个数据块的降维表征向量，因此需要通过当前块与前一个数据块、前一个数据块的相反块的相似度来进行计算。

具体的，以除第一个数据块的任意一个数据块为例，获取该数据块与前一个数据块在嵌入向量之间的余弦相似度，记为该数据块的相近相似度；获取该数据块与前一个数据块的相反块在嵌入向量之间的余弦相似度，记为该数据块的相反相似度；由于余弦相似度的值域为[-1,1]，则将值域从[-1,1]归一化到[0,1]中，相近相似度归一化结果记为相近相似值，相反相似度归一化结果记为相反相似值；将相近相似值与(1-γ)的乘积作为该数据块的α值，即是将前一个数据块的信息相关关系赋予到前一个密钥的参考权重；将相反相似值与(1-γ))的乘积作为该数据块的β值，即是将前一个数据块的相反块的信息相关关系赋予到前一个数据块的降维表征向量的参考权重；按照上述方法获取除第一个数据块之外每个数据块的密钥模型中的α值及β值。

进一步的，对于第二个数据块，已知第一个数据块的最终密钥，将第二个数据块的α值作为第一个数据块的最终密钥的参考权重；已知第一个数据块的降维表征向量，将第二个数据块的β值作为第一个数据块的降维表征向量的参考权重；已知第二个数据块的相反块的嵌入向量，将第二个数据块的γ值作为第二个数据块的相反块的嵌入向量的参考权重；需要说明的是，第一个数据块的最终密钥、第一个数据块的降维表征向量以及第二个数据块的相反块的嵌入向量均为向量，且维度数相等；将每部分向量与参考权重的乘积相加，得到的向量记为第二个数据块的最终密钥；按照上述方法获取除第一个数据块之外每个数据块的最终密钥。

至此，获取到了每个数据块的最终密钥，以及每个数据块的密钥模型中的α值、β值与γ值。

步骤S004、根据每个数据块的最终密钥进行加密，得到最终密文数据，将最终密文数据存储到区块链中。

需要说明的是，获取到每个数据块的最终密钥后，则需要根据最终密钥分别对每个数据块进行加密，本实施例根据最终密钥通过矩阵乘法对每个数据块进行加密。

具体的，以任意一个数据块为例，按照初始密文数据的获取方法，获取该数据块中每帧图像的转换矩阵，转换矩阵的行数与最终密钥的维度数相等，转换矩阵的元素为对应帧图像中像素点的亮度值；获取该数据块的最终密钥，表示为K，获取n×n的方阵，方阵中对角线元素为最终密钥中每个元素按顺序填入，其他元素均为0，将方阵表示K'；对方阵K'进行随机置换，得到的新方阵表示为K”；以任意一帧图像的转换矩阵为例，将转换矩阵与K”相乘，得到该帧图像的密文矩阵，将密文矩阵按照转换矩阵与该帧图像中像素点的对应关系，利用密文矩阵中相应元素的数值对该帧图像中对应位置的亮度值进行更新，得到的结果记为该帧图像的密文图像；按照上述方法获取该数据块中每一帧图像的密文图像，所有帧密文图像记为该数据块的最终密文数据；按照上述方法获取每个数据块的最终密文数据。

进一步的，对每个数据块的最终密文数据，分别存储到每个区块链节点中，则完成了影视数据文件基于区块链的加密存储；生成的密钥包括：第一个数据块的最终密钥、每个数据块的相反块的嵌入向量、每个数据块的密钥模型中的三个参考权重以及每个数据块的最终密钥构成方阵的随机置换方式。

进一步的，解密过程中，首先获取第一个数据块的最终密钥，对于第一个数据块的最终密文数据，提取其中每一帧图像的密文图像，进而根据亮度值提取得到密文矩阵，根据随机置换方式对第一个数据块的密钥获取第一个数据块的K”，通过密文矩阵与K”的逆矩阵相乘得到转换矩阵，进而得到第一个数据块中每一帧图像的原始数据，完成了第一个数据块的解密；根据第一个数据块解密后的数据获取第一个数据块的降维表征向量，结合第一个数据块的最终密钥、第二个数据块的相反块的嵌入向量以及第二个数据块的密钥模型中的三个参考权重，得到第二个数据块的最终密钥，按照上述方法完成第二个数据块的最终密文数据的解密；按照上述方法对每个数据块的最终密文数据完成解密。

至此，完成了基于区块链的对于影视数据文件的加密存储。

需要说明的是，本实施例对于视频数据的分辨率不进行限制，仅需满足视频数据分辨率中的行数可以被嵌入向量的维度数整除，同时帧数长度可以被嵌入向量的维度数整除，即可完成影视数据文件的加密。

请参阅图2，其示出了本发明另一个实施例所提供的基于区块链的影视数据文件加密保护系统结构框图，该系统包括：

影视数据文件采集转换模块S101，采集影视数据文件，将每一帧图像转换到LAB颜色空间中。

影视数据文件密钥生成模块S102：

(1)对影视数据定长分块获取若干数据块，根据每个数据块中每一帧图像中亮度值分布获取每个数据块的表征序列，根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，根据嵌入向量获取第一个数据块的最终密钥及初始密文数据；

(2)获取每个数据块的降维表征向量，根据嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，根据初始密文数据、数据块中每一帧图像以及嵌入向量获取参考权重，根据第一个数据块的最终密钥、降维表征向量、嵌入向量以及参考权重，获取每个数据块的最终密钥。

影视数据文件加密存储模块S103，根据每个数据块的最终密钥进行加密，得到最终密文数据，将最终密文数据存储到区块链中。

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 (9)

1.基于区块链的影视数据文件加密保护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

采集影视数据文件，将每一帧图像转换到LAB颜色空间中；

根据影视数据文件的帧数获取帧数长度，根据帧数长度将影视数据文件划分为若干数据块，根据每个数据块中每一帧图像中亮度值分布获取每个数据块的表征序列，根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，将每个数据块的嵌入向量的余弦相似度最小的嵌入向量对应的数据块，作为每个数据块的相反块，将第一个数据块的相反块的嵌入向量作为第一个数据块的最终密钥，根据第一个数据块的最终密钥获取第一个数据块的初始密文数据；

获取每个数据块的降维表征向量，根据每个数据块的相反块的嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，根据初始密文数据及数据块获取每个数据块的值，根据嵌入向量获取每个数据块的/>值及/>值，对于第二个数据块，已知第一个数据块的最终密钥，将第二个数据块的/>值作为第一个数据块的最终密钥的参考权重；已知第一个数据块的降维表征向量，将第二个数据块的/>值作为第一个数据块的降维表征向量的参考权重；已知第二个数据块的相反块的嵌入向量，将第二个数据块的/>值作为第二个数据块的相反块的嵌入向量的参考权重；将每部分向量与参考权重的乘积相加，得到的向量记为第二个数据块的最终密钥；获取除第一个数据块之外每个数据块的最终密钥；

根据每个数据块的最终密钥进行加密，得到最终密文数据，将最终密文数据存储到区块链中。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的影视数据文件加密保护方法，其特征在于，所述根据每个数据块中每一帧图像中亮度值分布获取每个数据块的表征序列，包括的具体方法为：

以任意一个数据块为目标数据块，目标数据块中任意一个位置作为目标位置，获取目标位置在目标数据块中每一帧图像上像素点的亮度值，按照每一帧图像顺序排列亮度值得到目标位置的亮度序列；

获取目标数据块中每个位置的亮度序列，计算任意两个位置的亮度序列之间的余弦相似度，将与其他亮度序列的余弦相似度之和最大的亮度序列，记为目标数据块的表征序列；获取每个数据块的表征序列。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的影视数据文件加密保护方法，其特征在于，所述根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，包括的具体方法为：

将每个数据块作为嵌入节点，将每个数据块的表征序列作为对应嵌入节点的节点值，将任意两个嵌入节点对应的表征序列之间的余弦相似度作为嵌入节点之间的边值，根据嵌入节点、节点值及边值完成图结构的构建；

获取图结构中每个嵌入节点的嵌入向量，根据嵌入节点与数据块的对应关系，得到每个数据块的嵌入向量。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的影视数据文件加密保护方法，其特征在于，所述根据第一个数据块的最终密钥获取第一个数据块的初始密文数据，包括的具体方法为：

获取影视数据文件的分辨率，第一个数据块的最终密钥为维的行向量，计算分辨率中行数除以/>得到的商，表示为/>；

以第一个数据块中任意一帧图像为目标图像，根据商对目标帧图像的所有行进行均等分割，得到目标图像的若干行块，将任意一个行块中的像素点逐行首尾相连排列，对目标图像的所有行块进行重新排列，提取目标图像中每个像素点的亮度值作为矩阵的元素，得到的结果记为目标图像的转换矩阵；

将转换矩阵与的方阵进行相乘，其中/>的方阵中对角线元素为第一个数据块的最终密钥中每个元素按顺序填入，其他元素均为0；得到的结果记为转换矩阵的加密矩阵，将加密矩阵按照转换矩阵与目标图像中像素点的对应关系，利用加密矩阵中相应元素的数值对目标图像中对应位置的亮度值进行更新，得到的结果记为目标图像的加密图像；

获取第一个数据块中每一帧图像的加密图像，所有帧加密图像记为第一个数据块的初始密文数据。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的影视数据文件加密保护方法，其特征在于，所述获取每个数据块的降维表征向量，包括的具体方法为：

以第一个数据块中任意一帧图像为目标图像，获取目标图像中每个像素点的亮度值；将帧数长度除以嵌入向量的维度数的商记为分割数量，将第一个数据块的所有帧图像根据分割数量进行均等划分，得到第一个数据块的若干图像组；

将第一个数据块中任意一个图像组作为目标图像组，目标图像组中任意一帧图像作为参考图像，将参考图像中每个像素点的亮度值逐行首尾向量拼接成一个向量，记为参考图像的亮度向量，将目标图像组中每一帧图像的亮度向量按照顺序首尾相连拼接，记为目标图像组的组向量；

获取第一个数据块中每个图像组的组向量，对每个图像组的组向量进行降维，降维得到一维标量，将每个图像组的一维标量按顺序拼接，得到的向量记为第一个数据块的降维表征向量；

获取每个数据块的降维表征向量。

6.根据权利要求4所述的基于区块链的影视数据文件加密保护方法，其特征在于，所述根据每个数据块的相反块的嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，包括的具体方法为：

以除第一个数据块之外的任意一个数据块为示例数据块，将示例数据块的相反块的嵌入向量作为示例数据块的初始密钥，根据初始密钥及示例数据块中每一帧图像中每个像素点的亮度值，按照第一个数据块的初始密文数据的获取方法，获取示例数据块中每一帧图像的加密图像，示例数据块中所有帧图像的加密图像构成示例数据块的初始密文数据；

获取除第一个数据块之外每个数据块的初始密文数据。

7.根据权利要求1所述的基于区块链的影视数据文件加密保护方法，其特征在于，所述根据初始密文数据及数据块获取每个数据块的值，包括的具体方法为：

以除第一个数据块之外的任意一个数据块为示例数据块，示例数据块中任意一帧图像作为示例图像，获取示例图像与示例图像的加密图像的差分图像，将差值绝对值不为0的像素点记为差分图像中的差分像素点；

对示例图像及加密图像分别进行边缘检测，得到示例边缘图像及加密边缘图像，获取示例边缘图像与加密边缘图像的差分图像，记为边缘差分图像，获取边缘差分图像中的非0像素点，记为差分边缘像素点；

对示例图像的差分像素点与差分边缘像素点进行交集计算与并集计算，得到交并比，记为示例图像的交并比，获取示例数据块中每一帧图像的交并比，将所有交并比的均值作为示例数据块的值；

获取除第一个数据块之外每个数据块的密钥模型中的值。

8.根据权利要求1所述的基于区块链的影视数据文件加密保护方法，其特征在于，所述根据嵌入向量获取每个数据块的值及/>值，包括的具体方法为：

以除第一个数据块之外的任意一个数据块为示例数据块，获取示例数据块与前一个数据块在嵌入向量之间的余弦相似度，记为示例数据块的相近相似度；获取示例数据块与前一个数据块的相反块在嵌入向量之间的余弦相似度，记为示例数据块的相反相似度；

余弦相似度的值域为，则将值域从/>归一化到/>中，相近相似度归一化结果记为相近相似值，相反相似度归一化结果记为相反相似值；将相近相似值与的乘积作为示例数据块的/>值，将相反相似值与/>的乘积作为示例数据块的/>值；

获取除第一个数据块之外每个数据块的密钥模型中的值及/>值。

9.基于区块链的影视数据文件加密保护系统，其特征在于，该系统包括：

采集影视数据文件，将每一帧图像转换到LAB颜色空间中；

影视数据文件采集转换模块，影视数据文件密钥生成模块：根据影视数据文件的帧数获取帧数长度，根据帧数长度将影视数据文件划分为若干数据块，根据每个数据块中每一帧图像中亮度值分布获取每个数据块的表征序列，根据表征序列获取每个数据块的嵌入向量，将每个数据块的嵌入向量的余弦相似度最小的嵌入向量对应的数据块，作为每个数据块的相反块，将第一个数据块的相反块的嵌入向量作为第一个数据块的最终密钥，根据第一个数据块的最终密钥获取第一个数据块的初始密文数据；

获取每个数据块的降维表征向量，根据每个数据块的相反块的嵌入向量获取每个数据块的初始密文数据，根据初始密文数据及数据块获取每个数据块的值，根据嵌入向量获取每个数据块的/>值及/>值，根据第一个数据块的最终密钥、降维表征向量、嵌入向量以及/>值、/>值及/>值，获取每个数据块的最终密钥；

影视数据文件加密存储模块，根据每个数据块的最终密钥进行加密，得到最终密文数据，将最终密文数据存储到区块链中。