基于標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)H265自從2010年4月提出以來(lái)就受到業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，其主要是針對(duì)現(xiàn)有視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（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(yīng)用，而提出的一種新的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，其主要用來(lái)壓縮一些數(shù)據(jù)量巨大且結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的高清以及超高清視頻(HDTV)。另一方面新標(biāo)準(zhǔn)H265的出現(xiàn)并沒(méi)有改變視頻數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)H265的安全編解碼也越來(lái)越

2、受到人們的關(guān)注。而高清視頻具有數(shù)據(jù)量巨大、編碼結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)，因此必須根據(jù)實(shí)際需求并結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)設(shè)計(jì)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(shù)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，這類(lèi)算法是將視頻數(shù)據(jù)看成普通的二進(jìn)制數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行加密的，因此此類(lèi)算法具有較高的安全性但是計(jì)算復(fù)雜度很高;后來(lái)人們又提出基于DCT系數(shù)的加密算法，這類(lèi)算法相對(duì)前一類(lèi)算法雖然有著較低的計(jì)算復(fù)雜度，但是由于只選擇DCT系

3、數(shù)進(jìn)行加密，加密的數(shù)據(jù)量大大減少，因此安全性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前一類(lèi)算法，而且此類(lèi)算法會(huì)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(guò)程與加密過(guò)程相結(jié)合的算法如最早提出的多狀態(tài)索引方法，研究結(jié)果表明這類(lèi)算法不僅具有較低的計(jì)算復(fù)雜度而且對(duì)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(diǎn)，而且它們大多是針對(duì)H264或MPEG標(biāo)準(zhǔn)提出的，已不能滿足高清以及超高清視頻應(yīng)用的

4、需求。為解決上述問(wèn)題，本文在新標(biāo)準(zhǔn)H265的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景提出了兩種不同的針對(duì)高清視頻的安全編解碼方案。本文主要工作如下:
　　 (1)針對(duì)上述現(xiàn)有視頻加密算法的不足，本文結(jié)合H265的熵編碼技術(shù)，提出與熵編碼過(guò)程相結(jié)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(lái)對(duì)視頻頭信息采進(jìn)行加密，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方案具有安全高效性、計(jì)算復(fù)雜度低、編碼效率高和加密后壓縮性能保持不變等優(yōu)點(diǎn)。此方案主要應(yīng)用在對(duì)安全性要求不高、對(duì)

5、視頻實(shí)時(shí)性要求較高的情況下，例如實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。
　　 (2)但是方案(1)具有格式不兼容的缺點(diǎn)，為了解決方案(1)格式不兼容的問(wèn)題，結(jié)合H265的新特點(diǎn)提出一種基于H265的自適應(yīng)安全算術(shù)編解碼方案。此方案主要用來(lái)對(duì)視頻數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行加密如變換后的DCT系數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(diǎn)。由于此方案具有較好的性能，因此應(yīng)用也比較廣泛，例如視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播、商業(yè)機(jī)密等等