基于标准h265的视频安全编解码方案研究

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1、国内图书分类号：TN918．1国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文基王握准鲢2鱼互的塑频窒全编鲤码友塞盟窒年级三Q二Q级姓名鄞羞申请学位级别亟±专业焦曼量篮：曼处堡指导教师韭塞挝塾援二。一三年六月ClassifiedIndex：TN918．1U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSECURjTYVIDEOCODECSCHEMEBASEDONSTANDARDH265Grade：2010Candidate：FangGuoAcadem

2、icDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：Signal&InformationProcessingSupervisor：Prof．JiashuZhangJune．2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本

3、学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密d，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：郭蒡日期：训≥工心’誓主⋯彩日期：一西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：(1)通过对指数哥伦布编码

4、技术的分析和研究，提出基于新标准H．265的安全指数哥伦布编解码方案，将安全指数哥伦布编码技术应用在高清视频以及3D视频编码领域中；(2)通过对基于语法元素的自适应算术编码(SBAC)技术的分析和研究，结合H265并行化熵编码的新特性，提出基于标准H265的安全SBAC编解码方案，并在HM模型上使用多线程技术实现此方案的并行化；(3)将方案(1)和方案(2)结合起来做成一个安全编解码软件，在这个软件上可以根据不同的应用场景选择不同的加密算法。学位论文作者签名：萝产考日期：加／弓．箩J皇西南交通大学

5、硕士研究生学位论文第l页摘要一方面，新一代视频编码标准H265自从2010年4月提出以来就受到业内人士的广泛关注，其主要是针对现有视频编码标准(如MPEG系列和H．26x系列)不能满足目前新型视频如高清、超高清以及3D等的应用，而提出的一种新的视频编解码标准，其主要用来压缩一些数据量巨大且结构更为复杂的高清以及超高清视频(HDTV)。另一方面新标准H265的出现并没有改变视频数据遭到恶意破坏、非法窃取以及盗版等现象的存在，因此研究新标准H265的安全编解码也越来越受到人们的关注。而高清视频具有数据

6、量巨大、编码结构复杂、实时性高等特点，因此必须根据实际需求并结合应用场景来设计加解密方案。目前，人们也研究出许多视频加密方案，最早提出的算法有利用传统密码技术对视频数据进行加密，这类算法是将视频数据看成普通的二进制数据来进行加密的，因此此类算法具有较高的安全性但是计算复杂度很高；后来人们又提出基于DCT系数的加密算法，这类算法相对前一类算法虽然有着较低的计算复杂度，但是由于只选择DCT系数进行加密，加密的数据量大大减少，因此安全性也远远低于前一类算法，而且此类算法会使视频加密后的压缩比发生改变；随

7、着视频加密研究的不断深入，最近几年又有人提出熵编码过程与加密过程相结合的算法如最早提出的多状态索引方法，研究结果表明这类算法不仅具有较低的计算复杂度而且对压缩比的影响较小，但是其在已知明文攻击的情况下是不安全的。综上所述，这些加密算法各具优缺点，而且它们大多是针对H264或MPEG标准提出的，已不能满足高清以及超高清视频应用的需求。为解决上述问题，本文在新标准H265的基础上，根据不同的应用场景提出了两种不同的针对高清视频的安全编解码方案。本文主要工作如下：(1)针对上述现有视频加密算法的不足，本

8、文结合H265的熵编码技术，提出与熵编码过程相结合的安全、高效的指数哥伦布编解码方案。此方案主要用来对视频头信息采进行加密，实验结果表明此方案具有安全高效性、计算复杂度低、编码效率高和加密后压缩性能保持不变等优点。此方案主要应用在对安全性要求不高、对视频实时性要求较高的情况下，例如实时视频监控。(2)但是方案(1)具有格式不兼容的缺点，为了解决方案(1)格式不兼容的问题，结合H265的新特点提出一种基于H265的自适应安全算术编解码方案。此方案主要用来对视频数据内容进行加密如变换后