基于ARM和局域网传输的视频混沌保密监控系统的设计与实现

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiayuanyuan001
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随着信息技术的进步,越来越多的地方需要实时监控以保障人身安全和财产安全。在一些保密性要求高的地方,监控信息在传输过程中需要保证保密传输,因此对于实时视频监控信息的加密显得格外重要。由于混沌具有天然的伪随机性和初值敏感性,这些特性符合密码学中对加密密钥的要求,所以把我们可以把混沌相关的技术应用在视频监控加密中,以保证实时视频信息的安全传输。本文以此应用为背景,利用ARM处理器作为视频信息的采集端,以PC机作为视频信息的显示端,构建了一个局域网视频监控混沌保密系统。为了使该视频监控系统能及时的处理异常情况,在显示端完成了对实时视频流的运动检测,以及当异常情况出现时应该启动的警报机制。本文的主要内容有:(1)基于混沌的特性,在视频信息传输中,利用混沌对其加密。混沌系统分为连续混沌系统和离散混沌系统,由于离散混沌系统具有比较简单快速的运算,而视频信息的信息量较大,所以本文选择离散混沌系统去产生加密视频信息的混沌序列。通过对Logistic离散混沌映射改进,得到一个运算速度更快,值域范围更大、密钥空间更大的离散混沌系统,并对该改进后的混沌系统和Logistic映射做了几方面的比较,结果证明改进的混沌系统具有更好的特性。(2)利用改进后的离散混沌系统,构建了一个混沌加密方案。用四个具有不同参数的改进混沌系统构成一个混沌序列发生器,以这些混沌序列作为加密的密钥,在此基础之上设计了一个基于映射的加密方案。通过实验测试,证明该加密方案有较快的加密速度,适合加密信息量比较大的视频信息。为了提高视频信息传输中的安全性,加密过程中采用一次一密的思想对加密密钥实时的改变,实现了密钥的更新和同步机制。(3)为了对视频信息压缩,本文设计了一个视频压缩协议。由于实时视频的信息量较大,而传输的速度和带宽有限,所以在传输之前需要对其信息压缩。为了方便信息传输,本文首先设计了一种基于UDP网络传输协议的数据包封装协议,在此协议基础上构建了一种适合于嵌入式平台的视频压缩协议,并对该压缩协议进行了性能分析。(4)为了处理监控过程中的异常情况,文中设计了一个运动检测方案。由于视频监控中需要对异常情况进行处理,而不只是视频信息的传输,鉴于本文所设计的系统应用于类似仓库管理,为了保证异常情况的及时处理,对视频监控中的运动检测是不可或缺的。本文首先提出了对运动检测中外界光照抖动进行补偿的算法,并通过实验证明该算法有较好的效果;然后提出了一种静态的背景建模方法,并通过实验证明了这个背景模型更新策略有很好的性能。(5)把混沌加密,视频压缩,网络传输和运动检测技术结合,实现了一个局域网视频监控保密传输系统。其中视频采集端使用ARM平台,视频显示端用PC平台,最终实现了视频监控在局域网上的保密传输,并对该系统进行了性能测验。
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