基于h.264熵编码的视频加密算法及其测试

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1、北京工业大学硕士学位论文基于H.264熵编码的视频加密算法及其测试姓名：闫磊申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：蔡勉20090501摘要摘要随着各种多媒体技术和计算机网络技术的产生和发展，视频技术的应用越来越广泛，尤其在政治、经济、军事等敏感场合，对保密性和安全性的要求，促使了人们对视频数据加密算法的研究。而随着新一代视频编码标准H．264的推出，以其优异的压缩性能必将在多媒体应用的各个领域发挥重要的作用，如视频点播、视频监控和视频会议等，因而其安全加密技术正成为研究的热点。由于采用H．264标准进行编码的视频数据具有编码结构特殊、

2、数据量大和实时性要求高等特点，传统的数据加密算法直接对多媒体数据流加密，很难满足实时性要求，而且会改变数据格式等，这就要求对多媒体数据格式特点进行研究，要采用特殊的加密算法，来满足其安全性和实时性的要求。本文介绍了视频压缩编码发展现状，研究了H．264视频压缩编码标准的重要技术及其编码结构特点，分析了近十年来的视频加密算法，并对其性能进行了分析和比较。在此基础上，本文提出了一种基于指数哥伦布熵编码过程的视频加密算法；针对不同场合的安全级别的需求，在研究了CAVLC和指数哥伦布编码过程的基础上，提出了一种基于熵编码的安全分级加密方案。基于H．26

3、4指数哥伦布熵编码过程的视频加密算法通过流密码RC．4加密码字在指数哥伦布码编码表中的序号，实现了对视频信息的加密。理论分析和实验结果表明，此方案加密速度快，能够满足视频点播所要求的实时性、安全性，计算复杂度低，并且对压缩比没有影响。基于H．264熵编码过程的安全分级加密方案通过在CAVLC和指数哥伦布码编码过程中，分别对残差数据、参考帧索引、帧间预测宏块编码块模式和运动矢量差值等重要的编码参数进行了加密，从而实现了对视频信息的加密。根据安全性的不同，方案中分为三个的加密等级，适用于不同的应用场合。关键词H．264；指数哥伦布码；CAVLC；视

4、频加密；流密码ABSTRACTWiththeemergenceanddevelopmentofavarietyofmultimediatechnologiesandcomputernetworktechnology,theapplicationofvideotechnologybecomesmoreandmorewide．Particularlyinthepolitical，economic，militaryandothersensitivepalces．Inthepursuitof．confidentialityandsecurity,peo

5、plebegantoresearchforvideoencryptionalgorithm．Withthelaunchofthenext—generationvideocodingstandardH．264，itwillplayanimportantroleintheeveryareasofmultimediaapplicationswitllitssuperiorcompressionperformance．，suchasvideo-on-demand，videosurveillanceandvideoconferencing．andthus

6、itssecurityencryptiontechnologyisbecomingahotresearch．AsthecharacteristicsthatH．264owns，suchasuniquecodingstructure，bigdatavolumeandthehighrequirementofreal·time，itiSdimculttomeettherequirementofreal．timeanditwillchangethedataformat，ifthetraditionaldataencryptionalgorithmisa

7、ppliedtomultimediadatadirectly．mparticularencryptionalgorithmfleerequired，inordertomeettherequirementofthesecurityandreal—time．nlispaperintroducesthedevelopmentofthevideocompressioncodingcryptography,andstudytheimportanttechnologyandstructuralfeaturesoftheH．264videoencryptio

8、nalgorithm，andanalysisthevideoencryptionalgorithmoverthepastdecade，andcompa