匹配追逐算法在视频压缩加密中的应用和改进

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1、中国科学技术大学学位论文相关声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。．本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机关送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后遵守此规定。作者签名：

2、彼会2南伽7年，月／o日中田科学技术大学硕十论文雌雕追逐算=『上舡眦频ni缩加密巾的心用与改进摘要近年来，随着计算机、数字通信、多媒体和网络技术的发展，信息在急剧膨胀。图像与视频作为信息最晕要的载体之一，已经深入人们的同常生活。如何对海量的原始视频数据进行编码Jf丘缩，一直足一个重要的研究课题。为保障视频安全传输的视频加密技术，也是在一定的压缩框架下进行的。目}i{『视频压缩领域广泛采用的是MPE6系列以及H．26x系列视频压缩标准，这些标准都利用了离散余弦变换(DCT)将信号分解到频谱进行压缩。在低码率的情况下，基于

3、DCT变换的压缩方法使得压缩后的视频质量较差，甚至会有明屁的块效应。而对变换系数进行完全置乱的加密方法又会破坏变换后系数分布的统计特性，导致比特率增加，使得视频加密降低了压缩性能。针对上述问题，我们将匹配追逐算法引入视频压缩加密领域。通过利用匹配追逐算法的超完备基特性，每次匹配分解都最先得到信号能量最重要的部分，使得匹配追逐算法在低码率下的视频压缩性能优于基于DCT的方法。而超完备基分解后系数的随机分布也使得完全置乱对码率没有影响，有利于在视频加密中提高安全性。本文利用Gabor函数构造匹配追逐算法的基函数，搭建了基于

4、匹配追逐算法的编解码器模型，实现了基于匹配追逐的视频压缩技术。通过与H．263进行比较，验证了匹配追逐算法在低码率下视频压缩的优势。本文还在上述模型的基础上构造了加密方法。通过实验，比较了匹配追逐算法与基于DCT的压缩加密方法的性能。同时，针对匹配追逐算法运算量巨大等缺点，本文提出了几种对匹配追逐算法的优化与改进策略，如分块策略、收敛判决准则、基函数选取等方法，这些策略在不同程度上提高了匹配追逐算法的性能。关键词：视频压缩视频加密匹配追逐压缩性能中闰科学技术大学坝}沦文pL一￡追逐算法仡税额，}缩加带r『l的J，矿用‘

5、o改进AbstractInrecentyears，withthedevelopmemofcomputers，digitalcommunication，multimediaandnetworktechnologies，informationisexpandingrapidly．Imagesandvideosasoneofthemostimportantinformationcarriers，havealreadybeenpopularinpeople’severydaylife．Sohowtocompressthevas

6、tamountofori西nalvideodata,hasalwaysbeenaveryimportantsubjectforscientists．Videoencryption，asoneofthekeytechniquesforvideosecurity，usuallyisbasedonagivencompressionscheme．Innowadays，themostpopularmethodsinvideocompressionaretheMPEGandH．26Xvideocodingstandards．The

7、sestandardsuseDigitalCosineTransfo丌ntodecomposesignalstofrequencyspectruminordertocompressthem．Inlowbitrateconditions，thesemethodswillbringbadvideoqualities，andevenobviousblockeffects．Scramblingthetransformcoefficientswillchangethestatisticalcharacteristicsandre

8、sultinbitrateincreasing，sotheperformanceofcompressionisdroppeddownbyvideoencryption．Inordertosolvetheseproblems．weinvitematchingpursuitmethodtovideocompressionandencr