基于hevc码流的压缩域视频加密技术研究

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：39学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于HEVC码流的压缩域视频加密技术研究论文作者：杨明宣学科：信息与通信工程指导教师：卓力论文提交日期：2016年5月UDC：39学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201302105密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于HEVC码流的压缩域视频加密技术研究英文题目：RESEARCHONVIDEOENCRYPTIONINCOMPRESSEDDOMAINBASEDONHEVCBITSTREAM论文作者：杨明宣学科：信息与通信工程研究方向：

2、智能化信息处理申请学位：工学硕士指导教师：卓力教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：杨明宣日期：2016年06月02日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复

3、印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：杨明宣日期：2016年06月02日导师签名：卓力日期：2016年06月02日摘要摘要随着多媒体通信技术的高速发展以及移动互联网的普及，图片、视频技术被应用到人们生活中的各个领域。这些视频信息在为人们提供便利的同时，也存在着一些安全隐患。由于互联网本身所具备的开放，共享等特点，使得视频信息在存储、传输过程中容易遭到不法分子的窃取、篡改等。因此，视频信息的安全问题得到人们越来越多的重视。视频加密是一种有效的信息保护手段。由于视频具有信息庞大、结构复杂、实

4、时性要求高等特点，使得在实际应用中不能像传统的文本加密那样对其进行加密。因此需要根据视频的具体特点，设计具有针对性的加密算法，要在保证高安全性和低计算复杂度的同时，考虑到加密视频的码流兼容性以及压缩比不变性。为此，本文针对最新制定的HEVC视频编码标准，在压缩域开展了码流兼容的视频加密技术的研究，研究内容包含以下三部分：首先，根据HEVC标准码流结构的特点，提出了一种码流兼容的HEVC视频加密算法。首先，确定了可以用于加密的编码单元语法元素。在此基础上，深入分析了HEVC采用的基于内容的二进制算术编码，确定了对经过二值化处理的语法元素进行加密。为了保证加密算法不会影响编码效率，将加密范围进一

5、步限制在采取bypass模式进行二进制算术编码的语法元素。之后分析了二值化过程中采取的5种不同编码方式的特点，确定了能够保证码流兼容的待加密语法元素。实验结果表明，本文算法能够在保证码流兼容与压缩比不变的同时，保证加密的安全性，可以抵抗取代攻击与穷举攻击。其次，提出了一种基于码字敏感度的HEVC加密算法。首先分别测试了HEVC每个语法元素的码字敏感度，并且根据测试结果，对几种语法元素进行了加密优先级排序，码字敏感度高的优先进行加密，这就确保在资源有限的情况下，对重建视频重要的语法元素能优先加密，使加密更具针对性。研究结果表明，与SE-HEVC方法相比，本文提出的加密算法在保证加密码流安全性的

6、同时，选择的数据量更少，计算复杂度更低。最后，提出了一种质量可控的HEVC视频感知加密方案。首先，从编码单元层中挑选出与视觉感知质量最相关的语法元素，作为加密数据。然后在HEVC码流中提取运动矢量、预测残差变换系数等信息对视频的纹理丰富程度和运动剧烈程度进行分析，据此对视频进行分类。最后根据视频分类的不同，通过质量控制因子Pc调节加密数据中各类信息所占的百分比，从而实现对视频感知质量的控制，为用户提供不同感知质量的加密视频。-I-北京工业大学工学硕士学位论文关键字：视频加密；HEVC编码标准；压缩域；码字敏感度；感知加密；-II-AbstractAbstractWiththerapiddev

7、elopmentoftelecommunicationindustryandpopularityofinternet,variousmultimediatechnologies,likeimage,video,arecomprehensivelyusedinourlife.Inthemeanwhile,thesecurityissuesofmultimediainformationaregettingincr