可伸缩视频编码H.264/SVC分层加密方案

论文摘要

随着网络技术的发展和多媒体信息的广泛应用,视频数据因其存储和传输的广泛性、便易性、易受到破坏和攻击,其安全性受到越来越多的关注。虽然传统的密码学与信息安全理论已比较成熟,但对视频数据必须要考虑到其本身的特点:数据量巨大、编码结构特殊、实时性要求高、应用环境多样性以及可伸缩编码技术等,传统的密码学不能直接运用到视频编码中,这些特点对现有的加密算法提出了更高的要求。视频加密算法除了要有较高的安全性外,还必须具有较快的加密速度和保持压缩效率与编码格式不变。众多现有的视频加密方案并不能完全满足前述对视频加密算法的要求。基于宏块特性或者结合熵编码过程的视频加密算法被认为是很好的研究方向。本文首先介绍了视频加密技术的研究背景,意义以及发展现状。其次,根据编码过程与加密过程的关系对视频加密算法作了分析和比较。根据不同类型的算法,分析了其安全性、实时性、数量增加大小、数据格式的相容性以及数据的可操作性与应用范围等特性。然后对可伸缩编码SVC的分层技术和层间预测进行了详细的介绍。并且基于H.264/SVC可伸缩编码技术,从宏块和码流两个视角分别提出了一个视频加密方案:其一是在编码宏块的过程中以每个宏块为单位进行加密,对宏块的DC系、mvd变量等关键信息进行加密,该方案具有安全性较高,复杂度适中,实时性较好等特点。其二从码流的视角加密CAVLC熵编码的各个元素,设计的熵编码技术参考了李晓举[1]等人提出的CAVLC熵编码加密方案。实验证明本方案大大增强了视频加密的安全性,降低了无谓的信息加密。文章最后进行总结和展望,本文的研究可以应用到实际的系统中,也为今后在H.264/SVC技术领域的更好的加密算法的研究起到了抛砖引玉的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图目录
• 表目录
• 第一章 绪论
• 1.1 视频加密技术的研究背景
• 1.1.1 密码学的发展
• 1.1.2 视频编码的发展
• 1.2 视频加密技术
• 1.2.1 发展现状
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 本文研究内容及章节安排
• 第二章 视频加密算法现状与分析
• 2.1 视频加密技术发展过程
• 2.2 视频编码加密技术分类
• 2.2.1 完全加密算法
• 2.2.2 选择加密算法
• 2.2.3 基于熵编码加密算法
• 2.3 各种视频加密技术分析
• 2.3.1 各种视频加密技术优缺点
• 2.3.2 视频编码加密技术的特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 可伸缩视频编码简介
• 3.1 H.264/SVC 视频编码技术
• 3.1.1 H.264 视频编码技术
• 3.1.2 SVC 简介
• 3.2 可伸缩视频编码技术
• 3.2.1 时域可伸缩
• 3.2.2 空域可伸缩
• 3.2.3 质量可伸缩
• 3.2.4 联合可伸缩
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于H.264/SVC 的混沌块密码加密方案
• 4.1 算法基本思想
• 4.2 混沌序列
• 4.2.1 混沌的含义和特征
• 4.2.2 Logistic 映射
• 4.2.3 混沌序列的生成
• 4.3 视频加密方案设计
• 4.3.1 密钥的生成与分配
• 4.3.2 加密方案分析
• 4.4 算法的实现及结论
• 4.4.1 实验结果
• 4.4.2 加密算法的性能分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于熵编码的H.264/SVC 视频加密方案
• 5.1 算法简介
• 5.2 CAVLC 编码过程
• 5.2.1 过程描述
• 5.2.2 编码示例
• 5.3 CAVLC 加密方案
• 5.3.1 方案描述
• 5.3.2 加密示例
• 5.4 算法的实现及结论
• 5.4.1 实验结果
• 5.4.2 加密算法的性能分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作简要总结
• 6.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文