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(nèi)人士的廣泛關(guān)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(yīng)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(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)。另一方面新標準H265的出現(xiàn)并沒有改變視頻數(shù)據(jù)遭到惡意破壞、非法竊取以及盜版等現(xiàn)象的存在，因此研究新標準H265的安全編解碼也越來越

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、實時性高等特點，因此必須根據(jù)實際需求并結(jié)合應(yīng)用場景來設(shè)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(shù)對視頻數(shù)據(jù)進行加密，這類算法是將視頻數(shù)據(jù)看成普通的二進制數(shù)據(jù)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(fù)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(fù)雜度，但是由于只選擇DCT系

3、數(shù)進行加密，加密的數(shù)據(jù)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(jié)合的算法如最早提出的多狀態(tài)索引方法，研究結(jié)果表明這類算法不僅具有較低的計算復(fù)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(yīng)用的

4、需求。為解決上述問題，本文在新標準H265的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的應(yīng)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(jié)合H265的熵編碼技術(shù)，提出與熵編碼過程相結(jié)合的安全、高效的指數(shù)哥倫布編解碼方案。此方案主要用來對視頻頭信息采進行加密，實驗結(jié)果表明此方案具有安全高效性、計算復(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。此方案主要應(yīng)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(jié)合H265的新特點提出一種基于H265的自適應(yīng)安全算術(shù)編解碼方案。此方案主要用來對視頻數(shù)據(jù)內(nèi)容進行加密如變換后的DCT系數(shù)，實驗結(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。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、視頻會議、視頻點播、商業(yè)機密等等