实现信号加密的视频监控系统和视频监控方法

1.一种实现信号加密的视频监控系统，包括:监控摄像头和监控端，其中， 监控摄像头包括:镜头、图像传感器、图像处理单元、视频编码单元和数字/ 模拟转换单元，监控端包括:模拟/数字转换单元和视频输出单元，
其特征在于，
所述监控摄像头进一步包括:信号加密单元和加密规则生成单元，其中，
所述加密规则生成单元，用于接收包括多个整型数据的加密密钥；根据预 先存储的密钥控制数据，从加密密钥中选取一个整型数据作为当前监控过程中 用于加密的密钥；根据伪随机序列原理生成与图像信号行数相同数量的初始随 机数；对密钥控制数据和初始随机数进行异或运算，并对所述选取的当前监控 过程中用于加密的密钥和所述异或运算结果进行异或运算，得到用于加密的列 标，并将所述用于加密的列标作为加密规则输出给所述信号加密单元；
所述信号加密单元，用于根据作为加密规则的列标，对当前接收的图像信 号的每一行进行分段，并将分段后的图像信号进行重新排列；将重新排列后的 数字图像信号输出给所述监控摄像头的视频编码单元；
所述监控端进一步包括:视频解码单元、信号解密单元、解密规则生成单 元和视频编码单元，其中，
所述监控端的视频解码单元，用于对所述模拟/数字转换单元输出的数字视 频信号进行解码，并将解码后的数字图像信号输出给信号解密单元；
所述信号解密单元，用于根据解密规则生成单元提供的解密规则，将所述 视频解码单元输出的数字图像信号按照与所述信号加密单元相反的方式，分成 若干个图像块并重新排列各图像块；将重新排列后的数字图像信号输出给所述 监控端的视频编码单元；
所述解密规则生成单元，用于根据接收到的解密密钥和预先设置的解密算 法，生成作为加密规则反运算的解密规则，并输出给信号解密单元；
所述监控端的视频编码单元，用于将信号解密单元输出的图像信号进行编 码，并将编码后的视频信号输出给所述视频输出单元。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控摄像头进一步包括: 图像缓存单元，用于接收并存储所述图像处理单元输出的调节后的图像信号， 并将存储的图像信号输给所述信号加密单元。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控端进一步包括图像缓 存单元；
所述图像缓存单元，用于接收并存储所述监控端的视频解码单元输出的 解码后的数字图像信号，并将存储的图像信号输出给所述信号解密单元。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述整型 数据为八位的整型数据；
所述加密规则生成单元进一步用于在所述视频监控系统中同步信号的 控制下，对内部的15位移位寄存器进行初始化；对15位寄存器的最高两位 进行异或运算，并将异或结果作为输出序列中的一个值，同时，对15位寄 存器进行左移操作，并将所述异或结果作为移位寄存器的最低位；循环进行 所述异或运算和所述移位操作，得到包括多个值的输出序列，并将输出序列 中的每八位值作为一个初始随机数。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述解密 规则生成单元包括:解密密钥选取模块、解密伪随机序列模块、第三异或模 块和第四异或模块；
所述解密密钥选取模块，用于存储与所述加密规则生成单元中存储的相 同的密钥控制数据；接收包括多个八位整型数据的解密密钥；根据预先存储 的密钥控制数据，从解密密钥中选取一个整型数据作为当前监控过程中用于 解密的密钥，并将所述密钥控制数据输出给第三异或模块，将选取的当前监 控过程中用于解密的密钥输出给第四异或模块；
所述解密伪随机序列模块，用于在所述视频监控系统中同步信号的控制 下，生成与所述加密规则生成单元的加密伪随机序列模块中相同的初始随机 数，并输出给第三异或模块；
所述第三异或模块，用于对所述解密密钥选取模块输出的密钥控制数据 和所述解密伪随机序列模块输出的初始随机数进行异或运算，并将异或运算 结果输出给第四异或模块；
所述第四异或模块，用于对所述解密密钥选取模块输出的所述选取的当 前监控过程中用于解密的密钥和第三异或模块输出的异或运算结果进行异 或运算，得到用于解密的列标，并将所述用于解密的列标作为解密规则输出 给所述信号解密单元。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述加密规则生成单元进 一步用于存储生成的每场图像对应的初始随机数，并在生成与预先设定的场 数对应的初始随机数后，使用已存储的初始随机数；
所述解密伪随机序列模块进一步用于存储生成的初始随机数，并在生成 与预先设定的场数对应的初始随机数后，将存储的初始随机数输出给所述第 三异或模块。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述信号 解密单元进一步用于对信号解密单元输出的解密后的图像信号的U、V分量 进行修复，并对每行图像数据的分段点附近的像素值进行修正。
8.一种实现信号加密的视频监控方法，其特征在于，包括以下步骤:
监控摄像头根据预先设置的密钥控制数据，从包括多个整型数据的加密 密钥中选取一个整型数据作为当前监控过程中用于加密的密钥，并生成多个 初始随机数；对所述密钥控制数据和所述生成的多个初始随机数进行异或运 算；然后，对得到的异或运算结果和选取的当前监控过程中用于加密的密钥 进行异或运算，得到作为加密规则的多个列标；根据作为加密规则的多个列 标，对当前接收的图像信号的每一行进行分段，并将分段后的图像信号进行 重新排列后进行视频编码、数字/模拟转换、发送给监控端；
监控端根据接收到的解密密钥和预先设置的解密算法，生成作为加密规 则反运算的解密规则，对接收到的模拟视频信号依次进行模拟/数字转换和 视频解码，再根据生成的解密规则，将视频解码后的数字图像信号按照与监 控摄像头相反的方式，分成若干个图像块并重新排列各图像块，然后将解密 后的数字图像信号进行视频编码。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述从包括多个整型数据 的加密密钥中选取一个整型数据作为当前监控过程中用于加密的密钥之前， 进一步包括:对数字图像信号进行质量调节。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述整型数据为八位 的整型数据；所述生成初始随机数为:在视频监控系统中同步信号的控制下， 对监控摄像头内部的15位移位寄存器进行初始化；对15位移位寄存器的最 高两位进行异或运算，并将得到的异或结果作为输出序列中的一个值，同时 对15位寄存器进行左移操作，并将所述异或结果作为移位寄存器的最低位， 并循环进行所述异或运算和所述移位操作，得到包括多个值的输出序列；将 输出序列中的每八位值作为一个初始随机数。
11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述对密钥控制数据 和所述生成的多个初始随机数进行异或运算为:存储生成的初始随机数，并 在生成了预先设定的场数对应的初始随机数后，对密钥控制数据和存储的初 始随机数进行异或运算。
12.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述监控端生成解密 规则为:
根据预先设置的与所述用于生成加密规则的密钥控制数据相同的密钥 控制数据，从包括多个八位整型数据的解密密钥中选取一个整型数据作为当 前监控过程中用于解密的密钥，并生成多个初始随机数；
对所述密钥控制数据和所述生成的多个初始随机数进行异或运算；然 后，对得到的异或运算结果和选取的当前监控过程中用于解密的密钥进行异 或运算结果，得到作为解密规则的多个列标。
13.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述将解密后的数字 图像信号进行视频编码之前，进一步包括:对解密后的图像信号的U、V分 量进行修复，并对每行图像数据的分段点附近的像素值进行修正。

技术领域\n本发明涉及监控技术，特别涉及实现信号加密的视频监控系统和视频监 控方法。\n背景技术\n随着多媒体技术的不断发展，视频监控已经越来越广泛地应用于安全作 业、治安防范等领域。通常的监控系统包括监控摄像头和监控端。\n图1为现有监控摄像头的结构示意图。如图1所示，现有监控系统中的 监控摄像头包括：镜头(Lens)111、图像传感器(Image sensor)112、图 像处理(ISP/IPP)单元113、图像缓存单元(Image buffer/Line buffer)114、 视频编码单元115和数字/模拟(D/A)转换单元116。\n镜头111聚焦光线到图像传感器112上，图像传感器112将光信号转换 成电信号并对电信号进行模拟/数字(A/D)转换，将转换后的数字图像信号 输出给图像处理单元113；图像处理单元113对接收到的图像信号进行质量 调节，例如自动曝光调节、自动白平衡调节、亮度调节和色度调节等，然后 经过图像缓存单元114缓存后，输出给视频编码单元115；视频编码单元115 将接收到的图像信号按照美国国家电视系统委员会(National Television System Committee，NTSC)/正交平衡调幅逐行倒相(Phase Alternate Line， PAL)格式进行编码，并将编码后的视频信号输出给D/A转换单元116；D/A 转换单元116将接收到的视频信号进行数字/模拟转换，并向监控系统中的 监控端输出模拟视频信号。其中，监控摄像头中也可以不包括图像处理单元 113和图像缓存单元114。\n监控端对接收到的模拟视频信号进行A/D转换后，即可通过其视频输 出单元将转换后的视频信号提供给监控人员，视频输出单元可以为各种类型 的显示设备。\n然而，如图1所示的监控摄像头输出的视频信号没有加密，在视频信号 的传输过程中，尤其是通过无线方式传输的过程中，视频信号能够被监控端 之外的其他视频设备接收，例如普通的电视等，使得监控内容泄露。\n因此，为了加强监控系统的安全性，可以在监控摄像头中采用数字加密 方式对数字图像信号加密，并将加密后的数字图像信号输出给监控端，然后， 监控端再对加密后的数字图像信号进行解密即可。\n图2为现有实现数字信号加密的监控摄像头的结构示意图。如图2所示， 实现数字信号加密的监控摄像头包括：镜头111、图像传感器112、图像处 理单元113、图像缓存单元114和数字加密单元216，而且，为了降低数字 信号占用的带宽，监控摄像头还包括图像压缩单元215。图像压缩单元215 对图像缓存单元114输出的图像信号进行压缩，并将压缩后的图像信号输出 给数字加密单元216；数字加密单元216对接收到的图像信号进行数字加密， 并向监控端202输出数字图像信号。\n此时，需要在监控端内部增加用于解压缩和解密的功能单元。\n采用了如图2所示的监控摄像头的监控系统与采用如图1所示的监控摄 像头的监控系统相比，虽然提高了监控的安全性，但却存在以下问题：\n为了避免数字信号占用过大的带宽资源，监控摄像头和监控端分别增加 了用于图像压缩和解压缩的功能单元，但是，这两种功能单元的成本非常高， 从而使得视频监控系统的成本也随之增加。\n可见，现有监控系统在保证监控安全性的同时，其系统成本较高。\n发明内容\n有鉴于此，本发明的一个主要目的在于，提供一种实现信号加密的视频 监控系统，能够在保证监控安全性的同时，降低系统成本。\n本发明的另一个主要目的在于，提供一种实现信号加密的视频监控方 法，能够在保证监控安全性的同时，降低系统成本。\n根据上述的一个主要目的，本发明提供了一种实现信号加密的视频监控 系统，包括：监控摄像头和监控端，其中，监控摄像头包括：镜头、图像传 感器、图像处理单元、视频编码单元和数字/模拟转换单元，监控端包括： 模拟/数字转换单元和视频输出单元，\n所述监控摄像头进一步包括：信号加密单元和加密规则生成单元，其中，\n所述加密规则生成单元，用于接收包括多个整型数据的加密密钥；根据预 先存储的密钥控制数据，从加密密钥中选取一个整型数据作为当前监控过程中 用于加密的密钥；根据伪随机序列原理生成与图像信号行数相同数量的初始随 机数；对密钥控制数据和初始随机数进行异或运算，并对所述选取的当前监控 过程中用于加密的密钥和所述异或运算结果进行异或运算，得到用于加密的列 标，并将所述用于加密的列标作为加密规则输出给所述信号加密单元；\n所述信号加密单元，用于根据作为加密规则的列标，对当前接收的图像信 号的每一行进行分段，并将分段后的图像信号进行重新排列；将重新排列后的 数字图像信号输出给所述监控摄像头的视频编码单元；\n所述监控端进一步包括：视频解码单元、信号解密单元、解密规则生成单 元和视频编码单元，其中，\n所述监控端的视频解码单元，用于对所述模拟/数字转换单元输出的数字视 频信号进行解码，并将解码后的数字图像信号输出给信号解密单元；\n所述信号解密单元，用于根据解密规则生成单元提供的解密规则，将所述 视频解码单元输出的数字图像信号按照与所述信号加密单元相反的方式，分成 若干个图像块并重新排列各图像块；将重新排列后的数字图像信号输出给所述 监控端的视频编码单元；\n所述解密规则生成单元，用于根据接收到的解密密钥和预先设置的解密算 法，生成作为加密规则反运算的解密规则，并输出给信号解密单元；\n所述监控端的视频编码单元，用于将信号解密单元输出的图像信号进行编 码，并将编码后的视频信号输出给所述视频输出单元。\n所述监控摄像头进一步包括：图像缓存单元，用于接收并存储所述图像处 理单元输出的调节后的图像信号，并将存储的图像信号输给所述信号加密单元；\n所述监控端进一步包括图像缓存单元；\n所述图像缓存单元，用于接收并存储所述监控端的视频解码单元输出的 解码后的数字图像信号，并将存储的图像信号输出给所述信号解密单元。\n所述整型数据为八位的整型数据；\n所述加密规则生成单元进一步用于在所述视频监控系统中同步信号的 控制下，对内部的15位移位寄存器进行初始化；对15位寄存器的最高两位 进行异或运算，并将异或结果作为输出序列中的一个值，同时，对15位寄 存器进行左移操作，并将所述异或结果作为移位寄存器的最低位；循环进行 所述异或运算和所述移位操作，得到包括多个值的输出序列，并将输出序列 中的每八位值作为一个初始随机数。\n所述解密规则生成单元包括：解密密钥选取模块、解密伪随机序列模块、 第三异或模块和第四异或模块。\n所述解密密钥选取模块，用于存储与所述加密规则生成单元中存储的相 同的密钥控制数据；接收包括多个八位整型数据的解密密钥；根据预先存储 的密钥控制数据，从解密密钥中选取一个整型数据作为当前监控过程中用于 解密的密钥，并将所述密钥控制数据输出给第三异或模块，将选取的当前监 控过程中用于解密的密钥输出给第四异或模块；\n所述解密伪随机序列模块，用于在所述视频监控系统中同步信号的控制 下，生成与所述加密规则生成单元的加密伪随机序列模块中相同的初始随机 数，并输出给第三异或模块；\n所述第三异或模块，用于对所述解密密钥选取模块输出的密钥控制数据 和所述解密伪随机序列模块输出的初始随机数进行异或运算，并将异或运算 结果输出给第四异或模块；\n所述第四异或模块，用于对所述解密密钥选取模块输出的所述选取的当 前监控过程中用于解密的密钥和第三异或模块输出的异或运算结果进行异 或运算，得到用于解密的列标，并将所述用于解密的列标作为解密规则输出 给所述信号解密单元。\n所述加密规则生成单元进一步用于存储生成的每场图像对应的初始随 机数，并在生成与预先设定的场数对应的初始随机数后，使用已存储的初始 随机数；\n所述解密伪随机序列模块进一步用于存储生成的初始随机数，并在生成 与预先设定的场数对应的初始随机数后，将存储的初始随机数输出给所述第 三异或模块。\n所述信号解密单元进一步用于对信号解密单元输出的解密后的图像信 号的U、V分量进行修复，并对每行图像数据的分段点附近的像素值进行修 正。\n根据上述的另一个主要目的，本发明提供了一种实现信号加密的视频监 控方法，包括以下步骤：\n监控摄像头根据预先设置的密钥控制数据，从包括多个整型数据的加密 密钥中选取一个整型数据作为当前监控过程中用于加密的密钥，并生成多个 初始随机数；对所述密钥控制数据和所述生成的多个初始随机数进行异或运 算；然后，对得到的异或运算结果和选取的当前监控过程中用于加密的密钥 进行异或运算，得到作为加密规则的多个列标；根据作为加密规则的多个列 标，对当前接收的图像信号的每一行进行分段，并将分段后的图像信号进行 重新排列后进行视频编码、数字/模拟转换、发送给监控端；\n监控端根据接收到的解密密钥和预先设置的解密算法，生成作为加密规 则反运算的解密规则，对接收到的模拟视频信号依次进行模拟/数字转换和 视频解码，再根据生成的解密规则，将视频解码后的数字图像信号按照与监 控摄像头相反的方式，分成若干个图像块并重新排列各图像块，然后将解密 后的数字图像信号进行视频编码。\n所述从包括多个整型数据的加密密钥中选取一个整型数据作为当前监 控过程中用于加密的密钥之前，进一步包括：对数字图像信号进行质量调节。\n所述整型数据为八位的整型数据；\n所述生成初始随机数为：在视频监控系统中同步信号的控制下，对监控 摄像头内部的15位移位寄存器进行初始化；对15位移位寄存器的最高两位 进行异或运算，并将得到的异或结果作为输出序列中的一个值，同时对15 位寄存器进行左移操作，并将所述异或结果作为移位寄存器的最低位，并循 环进行所述异或运算和所述移位操作，得到包括多个值的输出序列；将输出 序列中的每八位值作为一个初始随机数。\n所述对密钥控制数据和所述生成的多个初始随机数进行异或运算为：存 储生成的初始随机数，并在生成了预先设定的场数对应的初始随机数后，对 密钥控制数据和存储的初始随机数进行异或运算。\n所述监控端生成解密规则为：\n根据预先设置的与所述用于生成加密规则的密钥控制数据相同的密钥 控制数据，从包括多个八位整型数据的解密密钥中选取一个整型数据作为当 前监控过程中用于解密的密钥，并生成多个初始随机数；\n对所述密钥控制数据和所述生成的多个初始随机数进行异或运算；然 后，对得到的异或运算结果和选取的当前监控过程中用于解密的密钥进行异 或运算结果，得到作为解密规则的多个列标。\n所述将解密后的数字图像信号进行视频编码之前，进一步包括：对解密 后的图像信号的U、V分量进行修复，并对每行图像数据的分段点附近的像 素值进行修正。\n由此可见，本发明中实现信号加密的视频监控系统和监控方法，不需要 对信号进行压缩和解压缩，从而节省了系统成本；通过在监控摄像头和监控 端之间传输加密后的模拟视频信号，节省了带宽资源；而且，本发明通过在 对信号的加密过程中，通过调整图像信号中各像素点之间的位置，而不是修 改各像素点本身，使得对图像的加密不会增加图像中的噪声，从而提高了信 号质量。\n附图说明\n图1为现有监控摄像头的结构示意图。\n图2为现有实现数字信号加密的监控摄像头的结构示意图。\n图3为本发明中实现信号加密的视频监控系统的示例性结构图。\n图4为本发明中实现信号加密的视频监控方法的示例性流程图。\n图5为本发明实施例中实现信号加密的视频监控系统的结构图。\n图6为本发明实施例中生成初始随机数的原理图。\n图7为本发明实施例中实现信号加密的视频监控方法的流程图。\n具体实施方式\n为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举 实施例，对本发明进一步详细说明。\n本发明的基本思想是：先将图像信号分成若干个图像块，并重新排列各 图像块，实现信号加密，再对加密后的图像信号进行视频编码和数字/模拟 转换，将得到的模拟视频信号发送给监控端，并由监控端在模拟/数字转换 和视频解码之后，对得到的加密后的图像信号进行解密，即进行加密的反运 算，然后对解码后的图像信号再进行视频编码，实现视频监控。\n图3为本发明中实现信号加密的视频监控系统的示例性结构图。如图3 所示，本发明中实现信号加密的视频监控系统包括：监控摄像头301和监控 端302。\n如图3所示的视频监控系统中的监控摄像头301包括：镜头311、图像 传感器312、图像处理单元313、信号加密单元317、加密规则生成单元318、 视频编码单元315和D/A转换单元316。\n镜头311，聚焦光线到图像传感器312上；\n图像传感器312，将光信号转换成电信号并对电信号进行模拟/数字转 换，并将转换后的数字图像信号输出给图像处理单元313；\n图像处理单元313，对图像传感器312输出的数字图像信号进行质量调 节，并将质量调节后的数字图像信号输出给信号加密单元317；\n信号加密单元317，根据加密规则生成单元318提供的加密规则，将接 收到的数字图像信号分成若干个图像块，并重新排列各图像块，实现对数字 图像信号的加密；将重新排列后的数字图像信号，即加密后的数字图像信号， 输出给视频编码单元315；\n加密规则生成单元318，根据接收到的加密密钥和预先设置的加密算法， 生成加密规则，并输出给信号加密单元317；\n视频编码单元315，将接收到的图像信号按照NTSC/PAL格式进行编码， 并将编码后的视频信号输出给D/A转换单元316；\nD/A转换单元316，将接收到的视频信号进行数字/模拟转换，并向监控 系统中的监控端输出模拟视频信号。\n如图3所示的视频监控系统中的监控端302包括：A/D转换单元321、 视频解码单元322、信号解密单元326、解密规则生成单元327、视频编码 单元324和视频输出单元325。\nA/D转换单元321，接收来自监控摄像头301输出的模拟视频信号，对 该信号进行模拟数字转换并输出给视频解码单元322；\n视频解码单元322，对接收到的数字视频信号进行解码，并将解码后的 数字图像信号输出给信号解密单元325；\n信号解密单元326，根据解密规则生成单元327提供的解密规则，将接 收到的数字图像信号按照与信号加密单元318相反的方式，分成若干个图像 块并重新排列各图像块，得到加密前数字图像信号；将重新排列后的数字图 像信号输出给视频编码单元324；\n解密规则生成单元327，根据接收到的解密密钥和预先设置的解密算法， 生成作为加密规则反运算的解密规则，并输出给信号解密单元326；\n视频编码单元324，将接收到的图像信号按照NTSC/PAL格式进行编码， 并将编码后的视频信号输出给视频输出单元325。\n上述系统中，监控摄像头301和监控端302均可以包括用于图像信号缓 存的功能单元；监控端302的信号解密单元326还可以用于根据预先存储的 复原规则，对接收到的图像信号进行修复，例如对图像信号的U、V分量进 行修复。\n图4为本发明中实现信号加密的监控方法的示例性流程图。如图4所示， 本发明中实现信号加密的监控方法，包括以下步骤：\n步骤401，监控摄像头根据接收到的加密密钥和预先设置的加密算法生 成加密规则；\n步骤402，监控摄像头根据生成的加密规则，将生成的数字图像信号分 成若干个图像块，并重新排列各图像块，实现信号加密；\n步骤403，监控摄像头将加密后的图像信号按照NTSC/PAL格式进行编 码，并将编码后的数字视频信号转换为模拟视频信号，发送给监控端；\n步骤404，监控端根据接收到的解密密钥和预先设置的解密算法，生成 作为加密规则反运算的解密规则；\n步骤405，监控端对接收到的模拟视频信号依次进行A/D转换和视频解 码，得到数字图像信号；\n步骤406，监控端根据生成的解密规则，将视频解码后的数字图像信号 按照与监控摄像头相反的方式，分成若干个图像块并重新排列各图像块，实 现信号解密，然后将解密后的数字图像信号进行视频编码。\n用户可以通过监控端的显示设备，收看视频编码后的视频信号，实现安 全性较高的监控。\n上述流程中，步骤404可以不在步骤403之后执行，而是在步骤405之 前的任意时刻执行；在步骤402实现信号加密之前，还可以先对数字图像信 号进行图像处理等操作。\n下面，结合具体实施例，对本发明中实现信号加密的监控摄像头以及监 控系统和监控方法进行详细说明。\n图5为本发明实施例中实现信号加密的监控系统的结构图。如图5所示， 本实施例中实现信号加密的监控系统包括：监控摄像头501和监控端502。\n本实施例中如图5所示的视频监控系统中的监控摄像头501包括：镜头 511、图像传感器512、图像处理单元513、图像缓存单元514、信号加密单 元517、加密规则生成单元518、视频编码单元515和D/A转换单元516。\n镜头511，聚焦光线到图像传感器512上。\n图像传感器512，将光信号转换成电信号并对电信号进行模拟/数字转 换，并将转换后的数字图像信号输出给图像处理单元513。\n图像处理单元513，对接收到的数字图像信号进行质量调节，例如自动 曝光调节、自动白平衡调节、亮度调节和色度调节等，然后输出给图像缓存 单元514。\n图像缓存单元514，接收并存储图像处理单元513输出的质量调节后的 数字图像信号；将存储的数字图像信号输出给信号加密单元517。\n信号加密单元517，根据加密规则生成单元518提供的加密规则，将接 收到的数字图像信号分成若干个图像块，并重新排列各图像块；将重新排列 后的数字图像信号输出给视频编码单元515。\n加密规则生成单元518，根据接收到的加密密钥和预先设置的加密算法， 生成加密规则，并输出给信号加密单元517。\n视频编码单元515，将接收到的图像信号按照NTSC/PAL格式进行编码， 并将编码后的视频信号输出给D/A转换单元516。\nD/A转换单元516，将接收到的视频信号进行数字/模拟转换，并向如图 5所示的监控系统中的监控端502输出模拟视频信号。\n具体来说，上述监控摄像头501中的加密规则生成单元518包括：加密 密钥选取模块581、加密伪随机序列模块582、异或模块583和异或模块584。 这些模块用于实现加密规则生成单元518中预先设置的加密算法。\n本实施例中的加密密钥可包括多个八位整型数据，八位整型数据的个数 越多，视频监控的保密性就越高。加密密钥选取模块581接收用户输入的加 密密钥，对预先存储的密钥控制数据取模，并根据取模后的密钥控制数据从 加密密钥中选取一个整型数据作为当前监控过程中用于加密的密钥，并将取 模后的密钥控制数据输出给异或模块583，将选取的当前监控过程中用于加 密的密钥输出给异或模块584。例如，取模后的密钥控制数据为5，加密密 钥有8个8位整型数，为68948888，则在加密密钥中顺序选择第5个的整 型数据8作为当前监控过程中用于加密的密钥。\n实际应用中，也可以不对密钥控制数据取模，而是直接利用密钥控制数 据，从加密密钥中的多个八位整型数据中选取当前监控过程中用于加密的密 钥。\n加密伪随机序列模块582在视频监控系统中的同步信号的控制下，并根 据伪随机序列原理，生成与图像信号行数的相同数量的初始随机数，输出给 异或模块583。其中，此处提到的同步信号为视频监控系统中用于各功能单 元的同步的信号。\n实际应用中，加密伪随机序列模块582生成的初始随机数的个数，也可 以为图像信号行数的一半、或1/3、或其它。这种情况下，在后续的加密过 程中，对图像信号的每两行、或者每三行，使用同一个初始随机数；在后续 的解密过程中，也采用与加密伪随机序列模块582生成的相同的初始随机数 进行解密。\n图6为本发明实施例中生成初始随机数的原理图。如图6所示，实际应 用中，加密伪随机序列模块582可以按照如下的工作原理生成初始随机数： 在视频监控系统中的同步信号控制下，对内部的15位移位寄存器进行初始 化，在接收到同步信号的每一个脉冲时，根据预先设置的相应初始化状态， 生成15位寄存器初始化值；在一个同步周期内，对15位移位寄存器的最高 两位进行异或运算，将得到的异或结果作为输出序列中的一个值，然后对 15位寄存器进行左移操作，并将这个异或结果作为移位寄存器的最低位， 继续将移位操作后的最高两位寄存器值进行异或运算，得到输出序列中的下 一个值，如此循环进行异或运算和移位操作，即可得到包括多个值的输出序 列；将输出序列中的每八位数据作为一个初始随机数，即取值范围为0～255 的随机数，输出给异或模块583。\n而且，为了进一步提高加密的安全性，可以对每场图像使用不同的初始 随机数，即在n场之内使用新生成的初始随机数。此时，加密伪随机序列模 块582可以存储这些初始随机数，经过了n场后再重复使用已经生成并存储 的初始随机数，在重复使用初始随机数的场图像的顶端采用一些特殊信号， 如全是白色进行场同步，而其他场则以黑色进行场同步。\n异或模块583对加密密钥选取模块581输出的取模后的密钥控制数据和 加密伪随机序列模块582输出的初始随机数进行异或运算，并将异或运算结 果输出给异或模块584。\n异或模块584对加密密钥选取模块581输出的密钥和异或模块583输出 的异或运算结果进行异或运算，得到用于加密的列标，并将该列标作为加密 规则输出给信号加密单元517。此处得到的列标是信号加密单元517对图像 信号的每一行进行分段的依据。因此，最终生成的列标应当小于被加密图像 的一行图像数据的总量，如果前述步骤内生成的列标不小于一行图像数据的 总量，则可采用本领域内公知的一些技术进行相应处理。比如当前一行图像 数据总量为160，当初始随机数为180时，可对180进行取模运算后作为随 机数以产生列标，或可使180除以256后乘以160，再将得到的值作为随机 数以产生列标。\n实际应用中，加密规则生成单元518可根据预先设定的分段数量，生成 的相应的列标。如需要将一行图像分成三段，则应产生两个列标，如分成四 段，则产生三个列标。\n此时，信号加密单元517根据接收到的列标，对当前接收的图像信号的 每一行进行分段，并将分段后的图像信号进行重新排列，实现对图像信号的 加密。进行重新排列的方法有很多，可以根据预先设定的排列规则执行。如 一种简单的实施方式为：假定每行图像数据总量为256，预先设定的分段数 量为4段时，则可产生三个列标，分别为100，50，200。这样根据列标可 得到各段图像数据为，第一段图像数据1至50，长度为50，第二段图像数 据51至100，长度为50，第三段图像数据101至200，长度为100，第四段 图像数据201至256，长度为56。重新排列后，51至100的数据作为第一 段，1至50的数据作为第二段，101至200的数据作为第三段，201至256 的数据作为第四段。\n本实施例中如图5所示的视频监控系统中的监控端502包括：A/D转换 单元521、视频解码单元522、图像缓存单元523、信号解密单元526、解密 规则生成单元527、视频编码单元524、D/A转换单元528、数字输出单元 529和显示设备530。\nA/D转换单元521，接收来自监控摄像头501输出的模拟视频信号，对 该信号进行模拟数字转换并输出给视频解码单元522。\n视频解码单元522，对接收到的数字视频信号进行解码，并将解码后的 数字图像信号输出给图像缓存单元523。\n图像缓存单元523，接收并存储视频解码单元522输出的视频解码后的 数字图像信号；将存储的数字图像信号输出给信号解密单元526。\n信号解密单元526，根据解密规则生成单元527提供的解密规则，将接 收到的数字图像信号按照与信号加密单元517相反的方式，分成若干个图像 块并重新排列各图像块，实现对数字图像信号的解密；将解密后的数字图像 信号输出给视频编码单元524。本实施例中，由于在NTSC/PAL制式的视频 编码过程中，对U、V分量进行分离的时候进行了行之间的滤波运算，因此， 信号解密单元526对解密后的图像信号的U、V分量进行修复；而且，由于 监控摄像头和监控端的采样时钟不完全同步，造成采样点的偏移，或者由于 发送和接收端低通滤波的影响，造成不同段数据衔接点的像素值失真，因此， 信号解密单元526还对每行图像数据的分段点附近的像素值进行修正。\n其中，信号解密单元526可以采用现有技术中的多种修正方法对解密后 的图像信号的U、V分量进行修复，例如，可以通过对电视图像进行垂直低 通滤波，来消除解密后的图像上出现的表现为彩条现象的高频信号。\n解密规则生成单元527，根据接收到的解密密钥和预先设置的解密算法， 生成作为加密规则反运算的解密规则，并输出给信号解密单元526。\n视频编码单元524，将接收到的数字图像信号按照NTSC/PAL格式进行 编码，并将编码后的数字视频信号输出给D/A转换单元528和/或数字输出 单元529。\nD/A转换单元528，将接收到的数字视频信号转换为模拟视频信号，并 输出给显示设备530。\n数字输出单元529可以为现有的CCIR601/656数字输出模块，将接收到 的数字视频信号输出给显示设备530。\n显示设备530可以包括一个或多个普通视频显示器和/或数字显示器， 分别接收来自D/A转换单元528和数字输出单元529的模拟视频信号和数 字视频信号，并显示给用户。\n具体来说，上述监控端502中的解密规则生成单元527包括：解密密钥 选取模块571、解密伪随机序列模块572、异或模块573和异或模块574。 这些模块用于实现解密规则生成单元527中预先设置的解密算法。\n本实施例中的解密密钥包括多个八位整型数据，解密密钥选取模块571 存储着与监控摄像头501的加密规则生成单元518中相同的密钥控制数据； 接收用户输入的解密密钥；按照与加密密钥选取模块581相同的原理，对预 先存储的密钥控制数据取模，根据取模后的密钥控制数据从解密密钥中选取 一个整型数据作为当前监控过程中用于解密的密钥，并将取模后的密钥控制 数据输出给异或模块573，将选取的当前监控过程中用于解密的密钥输出给 异或模块574。\n实际应用中，如果加密密钥选取模快581中，不对密钥控制数据进行取 模处理，则解密密钥选取模快571也不对密钥控制数据取模，而是直接利用 密钥控制数据，从解密密钥中的多个八位整型数据中选取当前监控过程中用 于解密的密钥。\n解密伪随机序列模块572与加密伪随机序列模块582中的15位移位寄 存器中，预先设置的初始化状态相同。解密伪随机序列模块572按照加密伪 随机序列模块582的工作原理，根据接收到的视频监控系统中的同步信号， 初始化内部15位移位寄存器，并生成与加密伪随机序列模块582中相同的 初始随机数，将生成的初始随机数输出给异或模块573。这样，保证了解密 规则单元527生成的图像信号的每一行所对应的作为解密规则的列标与加 密规则单元518生成的图像信号的每一行所对应的作为加密规则的列标同 步。解密伪随机序列模块572接收到的同步信号，可以由监控摄像头501叠 加在传输的被加密视频信号上传输给监控端502，也可以由监控摄像头501 单独传输给监控端502。\n如果为了进一步提高加密的安全性，加密伪随机序列模块582存储了生 成的初始随机数，则解密伪随机序列模块572也存储生成的初始随机数，并 在经过了n场后，再重复使用存储的初始随机数。\n异或模块573对解密密钥选取模块571输出的取模后的密钥控制数据和 解密伪随机序列模块572输出的初始随机数进行异或运算，并将异或运算结 果输出给异或模块574。\n异或模块574对解密密钥选取模块571输出的当前监控过程中用于解密 的密钥和异或模块573输出的异或运算结果进行异或运算，得到用于解密的 列标，并将该列标作为解密规则输出给信号解密单元526。\n本实施例中，解密密钥可以与加密密钥相同，则解密规则生成单元527 输出的作为解密规则的列标与加密规则生成单元518生成的作为加密规则 的列标相同。\n此时，信号解密单元526根据接收到的作为解密规则的列标，对当前接 收的图像信号的每一行进行与监控摄像头501的信号加密单元517中完全相 反的操作。\n例如，信号加密单元517接收到的某行图像信号对应的列标为20，则 在该列标对应的这一行图像信号从最左端开始的第20个像素点处进行分 段，即将最左端的20个像素点作为一段、剩余的像素点作为另一段，并将 分段后的图像信号调换位置，根据每行对应的列标对图像信号进行该操作， 实现对图像信号的加密；而信号解密单元526接收到该行对应的列标也为 20，则将该列标对应的这一行图像信号从最右端开始的第20个像素点处进 行分段，即将最右端的20个像素点作为一段、剩余的像素点作为另一段， 并将分段后的图像信号调换位置，根据每行对应的列标对图像信号进行该操 作，实现对图像信号的解密。\n本实施例中，解密密钥也可以与加密密钥不同，这种情况下，可以预先 设置解密密钥，使得解密规则生成单元527输出的列标与加密规则生成单元 518生成的列标满足如下关系：\n解密列标+加密列标＝图像信号的列数。\n此时，信号解密单元526可以根据接收到的作为解密规则的列标，进行 与信号加密单元517相同的操作。\n例如，一行图像信号一共有768列，即每行图像信号包括768个像素点， 信号加密单元517接收到的某行图像信号对应的列标为20，则在该列标对 应的这一行图像信号从最左端开始的第20个像素点处进行分段，即将最左 端的20个像素点作为一段、剩余的748个像素点作为另一段，并将分段后 的图像信号调换位置，根据每行对应的列标对图像信号进行该操作，实现对 图像信号的加密；而信号解密单元526接收到该行对应的列标应为748，则 将该列标对应的这一行图像信号从最左端开始的第748个像素点处进行分 段，即将最左端的748个像素点作为一段、剩余的20个像素点作为另一段， 并将分段后的图像信号调换位置，根据每行对应的列标对图像信号进行该操 作，实现对图像信号的解密。\n如果采用其他的分段方法或者加密、解密方法，则用于加密的列标与用 于解密的列标可以根据不同情况确定二者的对应关系或应当满足的条件。\n本实施例中实现信号加密的视频监控系统中，加密规则生成单元517可 以针对每一场图像信号的每一行生成多个列标，并将多个列标作为加密规 则；信号加密单元517可以根据作为加密规则的多个列标，将每一行图像信 号分成多个段，并重新排列多段图像信号，解密规则生成单元527和信号解 密单元526即进行相反的运算处理过程，实现解密；信号加密单元517、加 密规则生成单元518、信号解密单元526和解密规则生成单元527也可以按 照现有的算法规则，分别实现对图像信号的加密和解密；D/A转换单元528、 数字输出单元529和显示设备530等效于如图3所示的实现信号加密的视频 监控系统中的视频输出单元325。异或模块和异或运算也可以采用其它算法 取代，如同或运算等。\n下面，再对本实施例中实现信号加密的监控方法进行详细说明。\n图7为本发明实施例中实现信号加密的监控方法的流程图。如图7所示， 本实施例中实现信号加密的监控方法包括以下步骤：\n步骤701，监控摄像头根据接收到的加密密钥和预先设置的加密算法生 成加密规则。\n本实施例中的加密密钥包括多个八位整型数据，对预先存储的密钥控制 数据取模，根据取模后的密钥控制数据，从用户输入的加密密钥中选取一个 整型数据作为当前监控过程的密钥，同时，对取模后的密钥控制数据和生成 的多个初始随机数进行异或运算；然后，对得到的异或运算结果和选取的密 钥进行异或运算结果，得到作为加密规则的列标。循环执行该操作过程，得 到多个列标。\n本步骤中，也可以不对密钥控制数据取模，而是直接利用密钥控制数据， 从加密密钥中的多个八位整型数据中选取当前监控过程中用于加密的密钥。\n其中，获得初始随机数的过程可以为：根据视频监控系统中的同步信号， 对监控摄像头内部的15位移位寄存器进行初始化；在一个同步周期内，对 15位移位寄存器的最高两位进行异或运算，将得到的异或结果作为输出序 列中的一个值，然后对15位寄存器进行左移操作，并将这个异或结果作为 移位寄存器的最低位，继续将移位操作后的最高两位寄存器值进行异或运 算，得到输出序列中的下一个值，如此循环进行异或运算和移位操作，即可 得到包括多个值的输出序列；将输出序列中的每八位数据作为一个初始随机 数。\n而且，为了进一步提高加密的安全性，可以对每场图像使用不同的初始 随机数，经过了n场后再重复使用已经生成并存储的初始随机数，在重复使 用初始随机数的场图像的顶端采用一些特殊信号，如全是白色进行场同步， 而其他场则以黑色进行场同步。\n步骤702，监控摄像头生成数字图像信息，并对生成的数字图像信号进 行质量调节，例如自动曝光调节、自动白平衡调节、亮度调节和色度调节等。\n步骤703，监控摄像头根据生成的加密规则，将质量调节后的数字图像 信号的每一行进行分段，并将每一行中分段后的图像信号进行重新排列，实 现信号加密。\n如果在上述步骤701中，针对每一场图像信号的每一行生成的列标为多 个，则本步骤中，根据作为加密规则的多个列标，将每一行图像信号分成多 个段，并重新排列多段图像信号。\n步骤704，监控摄像头将加密后的图像信号按照NTSC/PAL格式进行编 码，并将编码后的数字视频信号转换为模拟视频信号，发送给监控端；\n步骤705，监控端根据接收到的解密密钥和预先设置的解密算法，生成 作为加密规则反运算的解密规则。\n本实施例中的解密密钥包括多个八位整型数据，本步骤中，可以按照步 骤701的操作过程，对预先设置的与生成加密规则时相同的密钥控制数据取 模，并根据取模后的密钥控制数据和用户输入的解密密钥生成作为解密规则 的一个或者多个列标。\n步骤706，监控端对接收到的模拟视频信号依次进行A/D转换和视频解 码，得到数字图像信号。\n步骤707，监控端根据生成的解密规则，将视频解码后的数字图像信号 的每一行按照与监控摄像头相反的方式，分成若干个图像块并重新排列每一 行中的各图像块，实现信号解密。\n本实施例中的解密密钥可以与加密密钥相同，则步骤705得到的作为解 密规则的列标与步骤701得到的作为加密规则的列标相同。此时，可以根据 作为加密规则的列标，对当的图像信号的每一行进行与步骤702完全相反的 操作。\n例如，在加密时，某一行对应的列标为20，则将该列标对应的这一行 图像信号从最左端开始的第20个像素点处进行分段，即将最左端的20个像 素点作为一段、剩余的像素点作为另一段，并将分段后的图像信号进行位置 调换，根据每行对应的列标对图像信号进行该操作，实现对图像信号的加密； 在解密时，该行对应的列标也为20，则将该列标对应的这一行图像信号从 最右端开始的第20个像素点处进行分段，即将最右端的20个像素点作为一 段、剩余的像素点作为另一段，并将分段后的图像信号进行位置调换，根据 每行对应的列标对每行图像信号进行该操作，实现对图像信号的解密。\n本实施例中的解密密钥也可以与加密密钥不同，这种情况下，可以在步 骤705之前，预先设置与加密密钥对应的解密密钥，使得步骤701得到的作 为加密规则的列标与步骤705得到的作为解密规则的列标满足如下关系：\n解密列标+加密列标＝图像信号的列数。\n此时，本步骤中分段和重新排列的操作过程可以与步骤702中的操作过 程相同。例如，一帧图像信号一共有768列，信号加密单元517接收到的某 行图像信号对应的列标为20，则在该列标对应的这一行图像信号从最左端 开始的第20个像素点处进行分段，即将最左端的20个像素点作为一段、剩 余的748个像素点作为另一段，并将分段后的图像信号调换位置，根据每行 对应的列标对图像信号进行该操作，实现对图像信号的加密；而信号解密单 元526接收到该行对应的列标应为748，则将该列标对应的这一行图像信号 从最左端开始的第748个像素点处进行分段，即将最左端的748个像素点作 为一段、剩余的20个像素点作为另一段，并将分段后的图像信号调换位置， 根据每行对应的列标对图像信号进行该操作，实现对图像信号的解密。\n本实施例中，如果采用其他的分段方法或者加密、解密方法，则用于加 密的列标与用于解密的列标可以根据不同情况确定二者的对应关系或应当 满足的条件。\n步骤708，对解密后的图像信号的U、V分量进行修复，并对每行图像 数据的分段点附近的像素值进行修正。\n由于在PAL制式的视频编码过程中，对U、V分量进行分离的时候进 行了行之间的加法运算，因此，需要在本步骤对图像信号的U、V分量进行 修复。而且，由于监控摄像头和监控端的采样时钟不完全同步，造成采样点 的偏移，因此，也需要对图像数据的分段点附近的像素值进行修正。可以采 用现有技术中的多种修正方法进行修正，例如，可以通过对电视图像进行垂 直低通滤波，来消除解密后的图像上出现的表现为彩条现象的高频信号。\n步骤709，将解密后的数字图像信号进行视频编码，并将编码后的数字 视频信号输出给数字显示器或者经D/A转换后输出给普通视频显示器，实 现视频监控。\n上述流程中，步骤705可以不在步骤704之后执行，而是在步骤707之 前的任意时刻执行；步骤701和步骤705中生成加密规则和解密规则的过程 也可以依照现有算法来实现；步骤702和步骤707的加密过程和解密过程也 可以与现有加密方法和解密方法相同。\n以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。