基于零树的视频压缩加密联合编码方案

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1、第6期张荣等：基于零树的视频压缩加密联合编码方案·5·基于零树的视频压缩加密联合编码方案张荣，朱智超，尹东，刘政凯（中国科学技术大学多媒体计算与通信教育部—微软重点实验室,安微合肥230027）摘要：针对可伸缩性视频流的安全性问题，提出了一种与编码相结合的加密方案。该方案以小波变换作为压缩平台，通过在零树生成的过程中对零树符号进行加密来保证视频的安全性，并且采用分级加密来满足不同用户对不同质量服务的需求。实验证明该方案一方面保持了编码的可伸缩性，另一方面提高了视频流的安全性，并且加密处理对压缩效率影响小，适用于网络上的视频流服务。关键词：小波变换；零树编码；可伸缩性；视

2、频加密中图分类号：TP309.7文献标识码：A文章编号：1000-436X(2007)06-0111-06VideocompressionandencryptioncodingschemebasedonzerotreeZHANGRong,ZHUZhi-chao,YINDong,LIUZheng-kai(MOE-MSKeyLaboratoryofMultimediaComputingandCommunication,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230027,China)Abstract:Accordingtoth

3、esecurityofthescalablevideostream,anintegratedvideocompression-encryptionschemewasproposed.Theschemechooseswavelettransformasthecompressionplatform,encryptsthezero-treesymbolduringthezero-treegenerationprocesstoguaranteethesecurityofthevideo.Furthermore,amultiplelevelsencryptionwaspropose

4、dtosatisfydifferentconsumers’requirement.Itisprovedthattheschemekeptthescalabilityoftheencoding,hashighsecurity,andsmallimpactoncompressionefficiency,soitissuitableforreal-timevideotransferringonthenetwork.Keywords:wavelettransform;zero-treecoding;scalability;videoencryption第6期张荣等：基于零树的视频

5、压缩加密联合编码方案·5·1引言随着多媒体应用的普及，越来越多的人接受了网络视频服务，如视频会议、视频点播等。随之而来的一个问题就是网络视频传输的安全性问题。目前，保护视频安全的方法有2种：权限控制和视频流加密，本文讨论视频加密技术。收稿日期：2006-09-15；修回日期：2007-03-01基金项目：多媒体计算与通信教育部-微软重点实验室开放基金资助项目（05071802）FoundationItem:TheFoundatiomofMOE-MSKeyLaboratoryofMultimediaComputingandCommunication(05071802)网络环

6、境下视频加密有2个要求：①实时性：由于压缩后的视频流数据量仍然很大，而传统的加解密算法计算量大，无法适应视频的实时播放要求，因此要求在压缩的同时实现加密；②可伸缩性：采用可伸缩性压缩可以使不同条件的用户通过同样的视频流解出不同的视频帧，而采用分级加密可以使视频服务提供商能够指定不同等级的用户通过解码同样的视频流得到不同质量的视频服务。针对传统加密算法计算复杂，而视频数据的数据量巨大导致运算速度慢的缺点，人们提出了很多改进的方法。QIAO等人提出了一种采用DES算法对MPEG视频流加密的方法[1]第6期张荣等：基于零树的视频压缩加密联合编码方案·5·，它通过只加密一半的数据

7、减少了DES的计算量。目前，只对部分视频压缩系数进行加密的选择性加密算法得到了广泛应用，在文献[2]中作者总结了基于DCT变换和小波变换加密方法，包括对变换系数的置乱，对变换系数的符号加密和对运动矢量的置乱。文献[3]比较了几种小波系数加密方法，第一种方法称为全局小波系数置乱（CWW），该方法是在视频中每帧图像范围内对小波系数进行置乱。第二种方法称为同频子带小波系数置乱（CWF），该方法是在各个频带内对该频带范围内的小波系数进行置乱。第三种方法称为四叉树小波系数置乱（CWQ），该方法充分利用了编码的树型结构，即在低一级的子块中