压缩视频安全方法研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lixinlixin2008
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针对日益严重的视频数据内容安全问题以及其具有易复制、易修改等特点,通过对最近几年的视频加密技术和水印技术的分析研究,结合H.264/AVC视频的压缩特点,本文提出了三种视频内容保护算法,分别是基于ISP的安全级别可分的加密算法(SLDE-ISP)、基于熵编码CAVLC的选择性加密算法(SE-CAVLC)和联合视频加密和水印的保护算法。其中,第一、二种算法采用高级加密标准(AES)的密码反馈(CFB)模式对视频数据进行加密,此加密算法的优点是加密简单、运算速度快,并且它是一种流密码算法。第一种算法,是对I帧、图像参数集(PPS)和序列参数集(SPS)的比特流进行加密。为了满足加密数据的可操作性,本文研究了PPS和SPS的句法元素,只对PPS、SPS的部分句法元素进行加密。针对不同视频应用所需求的安全级别不同,在宏块级别选取I帧一定数量的宏块进行加密,与加密PPS、SPS句法元素相结合,得到安全级别可分的加密算法。最后,从算法的安全性、实时性、压缩率等方面进行性能分析。实验结果表明,本算法达到了视频内容安全的要求,满足实时性,并减少了加密数据量。第二种算法,是基于熵编码CAVLC加密视频数据,只对拖尾系数符号和除拖尾系数外的非零系数幅值加密。为了减少加密数据量,本文引入了一个视频质量判断阈值,当宏块质量大于阈值时就要加密,否者不需要加密。其中,视频质量用峰值信噪比PSNR表示。实验结果表明,本算法在达到视频内容安全要求的基础上,满足实时性,减少了加密数据量并且加密数据具有可操作性。第三种算法,是把水印技术和加密技术结合起来去保护视频安全。考虑到当视频被解密后视频提供者就不能再证明此视频的版权,论文引入了水印技术来解决这一问题。水印算法是基于DCT变换系数嵌入水印信息的,通过生成的公钥Kp和视频提供者的私钥Ks模二运算得到密钥K,利用K的比特位选择AC系数去嵌入水印。加密算法是利用水印技术的思想设计的,根据前人DCT域的AC系数置乱加密算法的启示,为了不改变压缩比特率,利用水印算法中生成的密钥K选择AC系数码流的比特位,然后对其进行修改。实验结果表明,水印算法在I帧的每一宏块都嵌入了多于1比特的水印信息,鲁棒性好且在视觉上没有改变视频质量,起到了保护视频版权的作用;加密算法符合密码协议的设计要求,安全性高。实验结果也证明了联合视频保护算法满足各个性能指标的要求。
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