用于锅炉生产监控的视频数据传输方法与流程

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1.本发明涉及图像传输技术领域，具体涉及用于锅炉生产监控的视频数据传输方法。

背景技术：

2.锅炉是一种能量转换器，它是利用燃料燃烧释放的热能或其他热能将工质水或其他流体加热到一定参数的设备。
3.在生产锅炉的过程中需要对锅炉各个生产环节进行监控，以便及时预防或发现锅炉生产缺陷。锅炉生产监控视频数据需要传输至锅炉生产监控服务器，以便生产监控服务器对生产过程中的问题进行识别。同时，锅炉生产监控视频数据需要传输至存储服务器进行归档存储，以便后续根据历史的锅炉生产监控视频数据进行锅炉生产复盘。
4.由于锅炉生产监控视频包含了锅炉各个生产环节的工艺，涉及到商业机密，因此在传输及存储时需要对锅炉生产监控视频进行加密，防止工艺泄露而造成不良竞争。同时在传输及存储是需要对锅炉生产监控视频进行防篡改验证，防止人为破坏锅炉生产线并利用篡改的监控图像逃脱法律的制裁。
5.现有的加密方法，如对称加密算法des，密钥复杂度低，难以抵抗统计分析攻击。如对称加密算aes法为分组加密算法，对于相同的组加密结果也相同，难以抵抗暴力破解攻击。如非对称加密算法rsa，安全性高，但加解密速度慢，适合少量数据的加密，不适合图像的加密。

技术实现要素：

6.本发明提供用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，以解决现有的问题。
7.本发明的用于锅炉生产监控的视频数据传输方法采用如下技术方案：本发明一个实施例提供了用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，该方法包括以下步骤：获取明文像素点序列；构建初始的加密列表；根据明文像素点序列的长度获取加密列表更新序列；将明文像素点序列中的每个像素点作为待加密像素点；根据加密列表对每个待加密像素点依次进行加密，包括：获取加密列表中与待加密像素点的灰度值相同的元素，作为第一元素；将第一元素在加密列表中的索引作为待加密像素点的密文；获取待加密像素点在加密列表更新序列中对应位置的元素的值，作为更新位置，将加密列表中第一元素移动加密列表中索引为更新位置处，实现加密列表的更新；将所有待加密像素点的密文组成第一密文序列；设置固定长度的二进制序列记为水印序列，构建一个空的水印位数序列；根据水印序列对第一密文序列中每个密文依次进行水印嵌入操作，包括：将密文转换为二进制数，二进制数的位数为8时，将所述密文作为第二密文；当二进制数的位数不为8时，则根据二进制数的长度获取密文的水印位数；获取水印序列中前水印位数个元素作
为密文的水印，将密文的水印添加到二进制数前，将得到结果转换为十进制数作为第二密文；将水印序列中前水印位数个元素删除，实现水印序列的更新；将水印位数添加到水印位数序列末尾；将所有第二密文组成第二密文序列；根据第二密文序列获取密文图像；根据水印位数序列获取补充密文；对密文图像以及补充密文进行传输。
8.优选的，所述构建初始的加密列表包括：对[0,255]范围内的所有整数进行随机排序，将排序结果作为初始的加密列表。
[0009]
优选的，所述根据明文像素点序列的长度获取加密列表更新序列包括：将明文像素点序列的长度作为第一长度；利用混沌映射的方法获取长度为第一长度的混沌序列，将混沌序列中每个元素乘以127并向下取整，得到加密列表更新序列。
[0010]
优选的，所述根据二进制数的长度获取密文的水印位数包括：利用8减去二进制数的长度得到密文的水印位数。
[0011]
优选的，所述根据水印位数序列获取补充密文包括：对水印位数序列利用非对称加密算法进行加密得到补充密文。
[0012]
本发明的技术方案的有益效果是：本发明构建的加密列表以及加密列表更新序列密钥空间大，可抗暴力破解攻击；本发明将明文像素点序列中每个像素点的灰度值在加密列表中的索引作为每个像素点的密文，同时根据加密列表更新序列以及每个像素点的密文对加密列表进行动态更新，确保了灰度值相同的像素点的加密结果不同，破坏了图像中像素点之间的关系，使得密文更加复杂，可抵抗统计分析攻击；同时加密列表以及下一个像素点的密文与上一个像素点的密文有着较强的关联性，若改变图像中一个像素点的灰度值，则会使得加密列表更新不同，进一步使得后续的像素点加密结果不同，具有非常好的雪崩效应；若改变初始的加密列表中的一个值或改变加密列表更新序列中的一个值，则会使的加密列表更新不同，进一步使得像素点的加密结果不同，具有非常好的密钥敏感性。雪崩效应与密钥敏感性使得密文图像不再具有明文图像的统计规律，可抵抗统计分析攻击；本发明利用预设的水印序列在每个密文中嵌入水印进一步得到密文图像，改变了密文的内容，进一步增加了密文图像的复杂性，同时可根据嵌入的水印进行防篡改验证，安全性更高。
附图说明
[0013]
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。
[0014]
图1为本发明的用于锅炉生产监控的视频数据传输方法的步骤流程图。
具体实施方式
[0015]
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用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，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。
[0016]
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。
[0017]
下面结合附图具体的说明本发明所提供的用于锅炉生产监控的视频数据传输方法的具体方案。
[0018]
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的用于锅炉生产监控的视频数据传输方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：s101．采集锅炉生产监控视频图像，获取明文像素点序列。
[0019]
通过架设在锅炉各个生产区域的摄像头，拍摄锅炉生产监控视频。获取锅炉生产监控视频每一时刻的图像作为明文图像。
[0020]
将明文图像中所有像素点展开成一维的序列，得到一个明文像素点序列。
[0021]
s102．设置初始的加密列表，获取加密列表更新序列。
[0022]
需要说明的是，本发明需要构建一个初始的加密列表作为加密过程中的初始密钥字典，以便后续根据加密列表将每个像素点的灰度值加密成另外一个结果，因此初始的加密列表中需要包含所有灰度值，而灰度值的范围为[0,255]。
[0023]
在本实施例中，对[0,255]范围内的所有整数进行随机排序，得到一个长度为256的序列，将该序列作为初始的加密列表。对[0,255]范围内所有整数进行随机排序，共有256！种可能性。因此初始的加密列表的复杂性大，不易被猜测，可抵抗暴力破解攻击。
[0024]
需要说明的是，本实施例分为两次加密，第一次加密为对明文像素点序列中每个像素点进行加密，获取第一密文序列，第二次加密是为了在第一密文序列的每个元素中嵌入水印，以便进行密文防篡改验证。为了使得加密结果更加复杂，破坏像素点之间的相似性以及明文像素点序列的统计规律，在第一次加密过程中需要对加密列表进行动态更新。因此需要构建一个加密列表更新序列，以便在第一次加密过程中根据列表更新序列以及每个像素点的加密结果动态更新加密列表，增加加密结果的复杂性。在对加密列表进行动态更新的过程中，需要根据加密列表中元素的索引来调整元素的位置，同时为了第二次加密时可嵌入更多的水印，限制元素调整之后的位置位于加密列表前128个位置中，因此加密列表更新序列中每个元素的大小在[0,127]范围内。
[0025]
在本实施例中，获取明文像素点序列的长度，作为第一长度。通过加密端和解密端事先约定好的密钥，利用混沌映射的方法获取长度为第一长度的混沌序列，将混沌序列中每个元素乘以127并向下取整，得到加密列表更新序列。加密列表更新序列的长度为第一长度，加密列表更新序列中每个元素的大小在[0,127]范围内。
[0026]
至此，获取了初始的加密列表以及加密列表更新序列。
[0027]
s103．根据加密列表对明文像素点序列进行第一次加密，得到第一密文序列。
[0028]
依次获取明文像素点序列中的每个像素点作为待加密像素点，根据加密列表对每个待加密像素点依次进行加密，具体过程为：获取加密列表中与待加密像素点的灰度值相同的元素，作为第一元素。获取第一元素在加密列表中的索引，作为待加密像素点的密文。获取待加密像素点在加密列表更新序列中对应位置的元素的值，作为更新位置，将加密列表中第一元素移动加密列表中索引为更新位置处，得到新的加密列表。
[0029]
假设待加密像素点的灰度值为10，加密列表为[1,9,10,34,6,41],更新位置为4，则第一元素为10，第一元素的索引为2，此时待加密像素点的密文为2，将加密列表中第一元素10移动到加密列表中索引为4的位置，则此时得到新的加密列表为[1,9,34,10,6,41]。
[0030]
根据新的加密列表对下一个待加密像素点进行加密，重复以上操作直到获得所有待加密像素点的密文时停止。将所有待加密像素点的密文组成第一密文序列。
[0031]
至此，完成了第一次加密，得到了第一密文序列。
[0032]
s104．对第一密文序列进行第二次加密，得到密文图像以及补充密文。
[0033]
需要说明的是，为了防止锅炉生产监控视频图像传输过程中被篡改，可对第一密文序列添加水印，以便后续根据水印验证锅炉生产监控视频图像在传输过程中是否被篡改。而第一密文序列中每个元素均为0-255范围内的数，将其转换为二进制数的位数为1位到8位。可对位数不足8的二进制数进行水印嵌入，使其位数达到8，从而获得密文图像。
[0034]
在本实施例中，首先获取水印序列，设置固定长度的二进制序列记为水印序列，其中，固定长度的取值实施者可根据实际情况进行设置，水印序列为长度尽可能长的二进制序列，由加密端和解密端双方事先约定。
[0035]
其次，构建一个空的水印位数序列。根据水印序列依次对第一密文序列中每个密文嵌入水印，具体过程为：1．将密文转换为二进制数，获取二进制数的长度。
[0036]
2．当二进制数的位数为时，不需要嵌入水印，此时密文的水印位数为0，将密文作为第二密文。
[0037]
3．当二进制数的位数不为8时，则需要嵌入水印，获取二进制数需要嵌入水印的位数d=8-s，获取水印序列中前d个元素添加到二进制数前，将得到的结果转换为十进制数，并作为第二密文。将水印序列中前d个元素从水印序列中删除。此时密文的水印位数为d。
[0038]
4．将密文的水印位数添加到水印位数序列末尾。
[0039]
重复以上步骤，直到第一密文序列中所有密文都被遍历。
[0040]
将所有第二密文组成第二密文序列。将第二密文序列中每个第二密文按照步骤s101中明文图像中所有像素点展开的顺序填充到图像中，得到密文图像。
[0041]
需要说明的是，现有的非对称加密算法安全性高，但加解密速度慢，适合少量数据的加密。因此非对称加密算法不适合对明文图像进行加密。但水印位数序列中每个元素的值都处于[0,8]范围内，转换为二进制后，每个二进制数的长度仅有3位。相对于明文图像数据量较小。因此可对水印位数序列利用非对称加密算法进行加密。
[0042]
在本实施例中，对水印位数序列利用非对称加密算法进行加密，得到补充密文。非对称加密算法包括但不限于rsa加密算法、ecc加密算法。
[0043]
s105．对密文图像以及补充密文进行传输解密以及防篡改验证。
[0044]
加密端将密文图像以及补充密文传输至解密端。解密端对密文图像以及补充密文进行解密以及防篡改验证，具体包括：对补充密文利用非对称加密算法进行解密得到水印位数序列。
[0045]
将密文图像中所有像素点的灰度值展开成一维的序列，得到第二密文序列。水印位数序列中每个元素对应第二密文序列中每个第二密文嵌入水印的位数。
[0046]
根据第二密文序列中每个第二密文嵌入水印的位数依次提取第二密文序列中每
个第二密文的水印，获得第一密文。具体包括：将第二密文转换为二进制数，将第二密文嵌入水印的位数作为第二密文的水印长度，获取二进制数前位作为第二密文的水印。获取二进制数后f=8-n位并转换为十进制数，作为第一密文。
[0047]
将第二密文序列中所有第二密文的水印拼接，得到实际嵌入水印序列。所有第一密文组成第一密文序列。
[0048]
根据实际嵌入水印序列进行防篡改验证，具体包括：获取实际嵌入水印序列的长度m。获取解密端预先保存的水印序列中前m个元素作为第一水印序列。比较实际嵌入水印序列与第一水印序列的差异，若实际嵌入水印序列与第一水印序列不一致，则密文图像在传输过程中遭到了篡改，此时密文图像已不可信，根据密文图像解密出的明文图像不可信。若实际嵌入水印序列与第一水印序列一致，则密文图像在传输过程中未被篡改，此时密文图像是可信的，根据密文图像解密出的明文图像也是可信的。
[0049]
若密文图像在传输过程中未被篡改，则对第一密文序列进一步解密：解密端预先保存了初始的加密列表。按照步骤s102中的方法获取加密列表更新序列。依次获取第一密文序列中每个元素作为待解密元素，根据加密列表对每个待解密元素依次进行解密，具体过程为：获取加密列表中索引为待解密元素的值，作为待解密元素的明文。获取待解密元素在加密列表更新序列中对应位置处的值作为更新位置。将加密列表中索引为待解密元素的值移动到加密列表中索引为更新位置处，得到新的加密列表。
[0050]
根据新的加密列表对下一个待解密元素进行解密，重复以上操作直到获得所有待解密元素的明文时停止。将所有待解密元素的明文组成明文像素点序列。将明文像素点序列填充到图像中得到明文图像。该明文图像即为锅炉生产监控视频图像。
[0051]
通过以上步骤，完成了锅炉生产监控视频图像的加密传输、解密以及防篡改验证。
[0052]
本发明实施例构建的加密列表以及加密列表更新序列密钥空间大，可抗暴力破解攻击；本发明将明文像素点序列中每个像素点的灰度值在加密列表中的索引作为每个像素点的密文，同时根据加密列表更新序列以及每个像素点的密文对加密列表进行动态更新，确保了灰度值相同的像素点的加密结果不同，破坏了图像中像素点之间的关系，使得密文更加复杂，可抵抗统计分析攻击；同时加密列表以及下一个像素点的密文与上一个像素点的密文有着较强的关联性，若改变图像中一个像素点的灰度值，则会使得加密列表更新不同，进一步使得后续的像素点加密结果不同，具有非常好的雪崩效应；若改变初始的加密列表中的一个值或改变加密列表更新序列中的一个值，则会使的加密列表更新不同，进一步使得像素点的加密结果不同，具有非常好的密钥敏感性。雪崩效应与密钥敏感性使得密文图像不再具有明文图像的统计规律，可抵抗统计分析攻击；本发明利用预设的水印序列在每个密文中嵌入水印进一步得到密文图像，改变了密文的内容，进一步增加了密文图像的复杂性，同时可根据嵌入的水印进行防篡改验证，安全性更高。
[0053]
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。

技术特征：

1.用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：获取明文像素点序列；构建初始的加密列表；根据明文像素点序列的长度获取加密列表更新序列；将明文像素点序列中的每个像素点作为待加密像素点；根据加密列表对每个待加密像素点依次进行加密，包括：获取加密列表中与待加密像素点的灰度值相同的元素，作为第一元素；将第一元素在加密列表中的索引作为待加密像素点的密文；获取待加密像素点在加密列表更新序列中对应位置的元素的值，作为更新位置，将加密列表中第一元素移动加密列表中索引为更新位置处，实现加密列表的更新；将所有待加密像素点的密文组成第一密文序列；设置固定长度的二进制序列记为水印序列，构建一个空的水印位数序列；根据水印序列对第一密文序列中每个密文依次进行水印嵌入操作，包括：将密文转换为二进制数，二进制数的位数为8时，将所述密文作为第二密文；当二进制数的位数不为8时，则根据二进制数的长度获取密文的水印位数；获取水印序列中前水印位数个元素作为密文的水印，将密文的水印添加到二进制数前，将得到结果转换为十进制数作为第二密文；将水印序列中前水印位数个元素删除，实现水印序列的更新；将水印位数添加到水印位数序列末尾；将所有第二密文组成第二密文序列；根据第二密文序列获取密文图像；根据水印位数序列获取补充密文；对密文图像以及补充密文进行传输。2.根据权利要求1所述的用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，其特征在于，所述构建初始的加密列表包括：对[0,255]范围内的所有整数进行随机排序，将排序结果作为初始的加密列表。3.根据权利要求1所述的用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，其特征在于，所述根据明文像素点序列的长度获取加密列表更新序列包括：将明文像素点序列的长度作为第一长度；利用混沌映射的方法获取长度为第一长度的混沌序列，将混沌序列中每个元素乘以127并向下取整，得到加密列表更新序列。4.根据权利要求1所述的用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，其特征在于，所述根据二进制数的长度获取密文的水印位数包括：利用8减去二进制数的长度得到密文的水印位数。5.根据权利要求1所述的用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，其特征在于，所述根据水印位数序列获取补充密文包括：对水印位数序列利用非对称加密算法进行加密得到补充密文。

技术总结

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及用于锅炉生产监控的视频数据传输方法，包括：获取明文像素点序列，构建初始的加密列表以及加密列表更新序列；将明文像素点序列中每个像素点的灰度值在加密列表中的索引作为每个像素点的密文，同时根据加密列表更新序列以及每个像素点的密文对加密列表进行动态更新；利用预设的水印序列在每个密文中嵌入水印，得到第二密文序列，进一步得到密文图像以及补充密文。本发明构建的加密列表以及加密列表更新序列密钥空间大，可抗暴力破解攻击。同时本发明具有非常好的雪崩效应以及密钥敏感性，可抵抗统计分析攻击。本发明可根据嵌入的水印进行防篡改验证，安全性更高。安全性更高。安全性更高。