基于H.264编码的视频加密技术研究

论文摘要

媒体视频编码技术和网络技术的发展推动了网络视频应用的发展。由于视频数据传输的广泛性和便易性,使得视频数据安全成了一个亟待解决的问题。保护视频安全的最有效,最直接的技术是视频加密技术,但网络的实时视频传输对视频加密算法的性能和健壮性比较严格的要求。本文在分析了国内外学者针对视频加密领域所做的研究工作后,以最新的H.264视频编码为基础,围绕视频加密技术,重点做了以下几方面的工作：(1)针对网络视频传输的实时性和安全性的要求,提出一种感知加密算法。通过分析视频宏块语义层的语法元素,选择帧内预测模式、运动向量预测差值、残差系数等几个定长字段进行加密。在具体加密的过程中,我们引入强度控制参数,针对不同的应用场景,可以灵活的使用不同的加密强度。(2)在实际的网络传输中,传输信道的不稳定造成的丢包的等现象将会使加解密过程失去同步,使视频图像不能正常解密。因此本文结合H.264编码技术的容错编码技术和分包技术,提出了3种基于网络传输的加密方案。这几种方案能够选择视频中比较重要的数据进行优先加密,对重要数据进行优先保护,保证了网络传输的安全性和健壮性(3)随着3G技术的广泛布署,基于3G技术的视频应用得到了广泛的发展。本文中针对3G无线网络的环境下,对(2)中提到的几种加密技术方案进行了网络仿真实验。实验结果表明,这些方案不仅保护了网络传输视频的安全,还有效的提高了网络视频传输的质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本文的主要工作
• 1.2.1 研究目标
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 研究创新点
• 1.4 本文组织方式
• 第2章 视频加密算法现状与分析
• 2.1 H.264编码技术
• 2.1.1 H.264编码技术整体框架
• 2.1.2 H.264编码技术流程
• 2.2 视频加密算法的发展现状
• 2.2.1 视频加密算法特点
• 2.2.2 完全加密算法
• 2.2.3 部分加密算法
• 2.2.4 和编码过程相结合的加密算法
• 2.3 视频加密技术的新发展
• 2.3.1 感知加密的定义
• 2.3.2 感知加密的特点
• 2.3.3 几种典型感知加密方法分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 感知加密算法分析与设计
• 3.1 加密数据元素的分析与选取
• 3.1.1 帧内预测模式字（Intra prediction mode）
• 3.1.2 运动向量差值（Motion vector difference）
• 3.1.3 残差系数（Residual coefficient）
• 3.2 基于概率控制的多维加密方案
• 3.3 算法设计
• 3.4 仿真实验分析
• 3.4.1 实验环境
• 3.4.2 加密效果分析
• 3.4.3 安全性分析
• 3.4.4 性能分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于网络传输的安全加密方案
• 4.1 H.264网络传输模型
• 4.2 结合Slice技术的安全传输方案
• 4.2.1 Slice技术介绍
• 4.2.2 结合slice技术进行加密的方案
• 4.3 结合Data partition技术的安全传输方案
• 4.3.1 Data partition技术介绍
• 4.3.2 结合Data partition技术进行加密的方案
• 4.4 结合FMO技术的安全传输方案
• 4.4.1 FMO技术介绍
• 4.4.2 结合FMO技术进行加密的方案
• 4.5 密钥的分配方案
• 4.6 本章小结
• 第5章 无线网络传输模拟实验
• 5.1 无线网络数据包封装机制
• 5.2 无线实验环境搭建
• 5.2.1 实验仿真过程
• 5.2.2 无线传输环境设置
• 5.3 仿真实验分析
• 5.3.1 实验一 结合slice技术进行加密的安全方案
• 5.3.2 实验二 结合Data partition技术进行加密的安全方案
• 5.3.3 实验三 结合FMO技术进行安全加密的方案
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 下一步研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果
• 论文发表
• 参与科研项目
• 致谢