基于標準H265的視頻安全編解碼方案研究.pdf

1、一方面，新一代視頻編碼標準H265自從2010年4月提出以來就受到業(yè)內人士的廣泛關注，其主要是針對現(xiàn)有視頻編碼標準（如MPEG系列和H.26x系列）不能滿足目前新型視頻如高清、超高清以及3D等的應用，而提出的一種新的視頻編解碼標準，其主要用來壓縮一些數(shù)據量巨大且結構更為復雜的高清以及超高清視頻(HDTV)。另一方面新標準H265的出現(xiàn)并沒有改變視頻數(shù)據遭到惡意破壞、非法竊取以及盜版等現(xiàn)象的存在，因此研究新標準H265的安全編解碼也越來越

2、受到人們的關注。而高清視頻具有數(shù)據量巨大、編碼結構復雜、實時性高等特點，因此必須根據實際需求并結合應用場景來設計加解密方案。
　　 目前，人們也研究出許多視頻加密方案，最早提出的算法有利用傳統(tǒng)密碼技術對視頻數(shù)據進行加密，這類算法是將視頻數(shù)據看成普通的二進制數(shù)據來進行加密的，因此此類算法具有較高的安全性但是計算復雜度很高;后來人們又提出基于DCT系數(shù)的加密算法，這類算法相對前一類算法雖然有著較低的計算復雜度，但是由于只選擇DCT系

3、數(shù)進行加密，加密的數(shù)據量大大減少，因此安全性也遠遠低于前一類算法，而且此類算法會使視頻加密后的壓縮比發(fā)生改變;隨著視頻加密研究的不斷深入，最近幾年又有人提出熵編碼過程與加密過程相結合的算法如最早提出的多狀態(tài)索引方法，研究結果表明這類算法不僅具有較低的計算復雜度而且對壓縮比的影響較小，但是其在已知明文攻擊的情況下是不安全的。綜上所述，這些加密算法各具優(yōu)缺點，而且它們大多是針對H264或MPEG標準提出的，已不能滿足高清以及超高清視頻應用的

4、需求。為解決上述問題，本文在新標準H265的基礎上，根據不同的應用場景提出了兩種不同的針對高清視頻的安全編解碼方案。本文主要工作如下:
　　 (1)針對上述現(xiàn)有視頻加密算法的不足，本文結合H265的熵編碼技術，提出與熵編碼過程相結合的安全、高效的指數(shù)哥倫布編解碼方案。此方案主要用來對視頻頭信息采進行加密，實驗結果表明此方案具有安全高效性、計算復雜度低、編碼效率高和加密后壓縮性能保持不變等優(yōu)點。此方案主要應用在對安全性要求不高、對

5、視頻實時性要求較高的情況下，例如實時視頻監(jiān)控。
　　 (2)但是方案(1)具有格式不兼容的缺點，為了解決方案(1)格式不兼容的問題，結合H265的新特點提出一種基于H265的自適應安全算術編解碼方案。此方案主要用來對視頻數(shù)據內容進行加密如變換后的DCT系數(shù)，實驗結果表明此方案具有安全性高、格式兼容性、加密后編碼效率高壓縮比保持不變等優(yōu)點。由于此方案具有較好的性能，因此應用也比較廣泛，例如視頻監(jiān)控、視頻會議、視頻點播、商業(yè)機密等等