基于混沌的视频压缩与加密方法研究

针对多媒体流的压缩与加密技术,分析了很多算法在安全性和实时性上存在的缺点。对现有多种代表算法做出了比较,将一些算法的优点与混沌伪随机序列发生方法相结合,提出了一种适于软件实现的安全性高、速度快的加密方法,并分别针对MPEG2视频压缩算法和基于小波变换的视频压缩算法的特性进行加密处理。实验结果表明,MPEG2混沌加密算法可实现实时处理,基于小波变换的混沌加密算法能达到较高压缩比。     

基于四叉树的多媒体安全编码方案

由于图像、音频、视频等媒体数据具有数据量大，实时性要求高等特点，这对于加密算法也提出了相应的要求，而且由于采用传统的基于数论的加密算法对数据完全加密不能满足实时性要求，因此产生了对部分加密算法的研究，但这些算法也不能完全保证数据格式不变和压缩比不变等更高的要求；如果将压缩编码和加密过程相结合，则既能满足实时性要求，又能保持数据格式不变。鉴于四叉树结构常被应用于图像编码中，为此提出了两种四叉树置乱算法，并将其用于四叉树编码、小波零树编码、基于四叉树的分形编码等图像和视频编码中。理论分析和实验结果表明，由于这些算法将加密与编码过程相结合，因此具有以下优点：具有较高的安全性，且加密效果好；不仅能保持编码格式不变，而且便于对数据的直接操作；既能保持压缩比不变，又不增加额外数据；具有较快速度，能满足实时性要求等。     

视频实时加密算法的研究与实现

提出一种新的视频实时加密算法RMVEA。RMVEA建立在数字多媒体实时动态系统上,独立于任何视频压缩算法,为实时数字视频提供高强度、高速度的加密。实验结果表明该锋法在基本不增加视频编码器负载及系统延时的情况下,能有效解决视频压缩率与密钥选择自由度的矛盾。     

基于熵编码加密的MPEG视频加密算法研究

针对现存算法在安全性和压缩比方面的不足 ,提出一种基于熵编码加密的 MPEG视频加密算法 .此算法在熵编码过程中 ,通过加密码字在 Huffm an编码表中的序号 ,实现加密编码 .与置乱 Huffman编码表和置乱 Huffman树方法相比较 ,具有更大的置乱空间 ,具有更高的安全性 .实验表明 ,此算法对压缩比的影响比 DCT系数加密算法小 ,计算复杂度低、速度快 ,适合用于视频的实时安全编码中     

几种典型视频加密算法的性能评价

视频加密对于保护视频数据的安全具有重要作用。将已有的几种典型MPEG视频加密算法，根据加密过程与压缩编码过程的关系不同，分为4类：完全加密算法，部分加密算法，DCT系数加密算法和熵编码过程加密算法，并从算法的安全性、压缩比、计算复杂度和可操作性几个方面对算法的性能分别做了评价，给出了理论分析和实验结果；结合各类算法的特点，指出了它们各自适应的应用场合。     

基于Lorenz混沌系统的MPEG视频加密算法

为解决视频信息的安全问题,提出了一种利用Lorenz混沌系统,将加密过程融入到压缩过程的MPEG视频加密算法。利用Lorenz系统所产生的三维混沌序列,分别在I帧、P帧和B帧的压缩过程中,对DC、AC系数以及运动矢量进行混沌加密,并对I帧中的亮度信息以块为单位进行混沌置乱。由于加密在压缩过程中完成,该加密算法具有较好的实时性和较高的安全性。     

基于非均匀离散余弦变换的MPEG 4视频内容保护*

由于视频数据量大、处理上实时性要求高,加密方法的效率通常是视频内容安全的关键。在MPEG4框架下,提出了一种新的视频保护方法。该方法利用非均匀离散余弦变换(NDCT)取代视频编解码中的常规离散余弦变换(DCT),对MPEG4视频数据在频域上进行加扰保护和解扰,并将控制离散余弦变换非均匀性的参数作为密钥使用。由于不存在专门的密码操作模块,整个方法的时间和空间开销与正常的编解码相当,且从保护效果和安全性方面满足了大量应用的要求。     

一个高分辨率视频的创新加密算法

当今,多媒体的应用正在飞速发展.视频通信的保密性是商业实践上的主要考虑,例如收费性视频或者多方视频会议.特定的加密算法在实时多媒体通信中被用来满足严格的时效要求.引入了一个创新的视频加密,名为Puzzle,来为软件中的视频数据加密.它具有实时所要求的速度并提供了足够的安全保护.该算法能够随时嵌入至已存在的多媒体系统中.     

Efficient video encryption scheme based on advanced video coding

A video encryption scheme combining with advanced video coding (AVC) is presented and analyzed in this paper, which is different from the ones used in MPEG1/2 video encryption. In the proposed scheme, the intra-prediction mode and motion vector difference are encrypted with the length-kept encryption algorithm (LKE) in order to keep the format compliance, and the residue data of the macroblocks are encrypted with the residue data encryption algorithm (RDE) in order to keep low cost. Additionally, a key distribution scheme is proposed to keep the robustness to transmission errors, which assigns sub-keys to different frames or slices independently. The encryption scheme’s security, time efficiency and error robustness are analyzed in detail. Experimental results show that the encryption scheme keeps file format unchanged, is secure against replacement attacks, is efficient in computing, and is robust to some transmission errors. These properties make it a suitable choice for real-time applications, such as secure IPTV, secure videoconference or mobile/wireless multimedia, etc.

一种基于格雷码变换和M序列异或的MPEG视频加密算法

在多数的视频加密算法中,视频加密后的数据流会显著增大,因为这些算法没有考虑到视频编码特点,导致传输吞吐率的下降。结合MPEG编码特点,利用格雷码和自然二进制码相互转换的易生成性,以及M序列良好的随机特性,提出一种快速视频加密算法。算法先在宏块DCT变换之前进行空域置乱运算,然后对Z字型扫描后的DC和AC系数符号位进行异或运算。加密后的数据大小不变,且加密速度快,两种算法结合安全性高。     

多媒体数据压缩标准—MPEG系列

随着各种多媒体数据压缩标准的制定及计算机硬件、网络技术的发展，多媒体信息的应用呈现出爆炸式的增长。为了适应用户终端的多样性及网络自身的传输特性，20世纪90年代后期，一些国际标准化组织制定了几个多媒体数据压缩标准，并且获得了成功的应用，其中最主要的是MPEG系列。在此主要从视频的编码原理，视频数据组织结构和应用领域等方面对MPEG－1、MPEG－2、MPEG－4和MPEG－7做了一些介绍。     

基于混沌的视频流选择加密算法

基于网络的多媒体流的安全加密技术正成为人们研究的热点,目前的算法在安全性和实时性上都各自存在缺点,文章通过针对压缩流的具体特性,采用混沌伪随机序列发生方法,将非对称公钥加密算法和流加密算法相结合,提出了基于混沌的选择性视频流加密算法．通过密码分析、算法评估和具体试验效果分析,该算法具有较好的实时性、安全性和易实施性。     

基于MPEG4的自适应实时流媒体传输

论文阐述了在互联网环境下进行实时流媒体传输中存在的一些难点,并且给出了一个基于MPEG4的实时流媒体传输系统。并且希望能充分利用网络带宽,并且尽力减少媒体流由于网络时延和丢包所产生的影响。同时也关注由于丢包而引起的回放质量的下降问题。     

On fast microscopic browsing of MPEG-compressed video

MPEG has been established as a compression standard for efficient storage and transmission of digital video. However, users are limited to VCR-like (and tedious) functionalities when viewing MPEG video. The usefulness of MPEG video is presently limited by the lack of tools available for fast browsing, manipulation and processing of MPEG video. In this paper, we first address the problem of rapid access to individual shots and frames in MPEG video. We build upon the compressed-video-processing framework proposed in [1, 8], and propose new and fast algorithms based on an adaptive mixture of approximation techniques for extracting spatially reduced image sequence of uniform quality from MPEG video across different frame types and also under different motion activities in the scenes. The algorithms execute faster than real time on a Pentium personal computer. We demonstrate how the reduced images facilitate fast and convenient shot- and frame-level video browsing and access, shot-level editing and annotation, without the need for frequent decompression of MPEG video. We further propose methods for reducing the auxiliary data size associated with the reduced images through exploitation of spatial and temporal redundancy. We also address how the reduced images lead to computationally efficient algorithms for video analysis based on intra- and inter-shot processing for video database and browsing applications. The algorithms, tools for browsing and techniques for video processing presented in this paper have been used by many in IBM Research on more than 30 h of MPEG-1 video for video browsing and analysis.     

一种适用于H．264的基于自适应搜索范围的快速运动估计算法

块匹配运动估计在视频编码中有着举足轻重的地位，其性能的优劣在很大程度上影响着输出码流的质量。全搜索是效果最好的运动估计算法，但其巨大的运算量是实际应用，特别是实时应用无法承受的。为解决这一问题，各种快速算法不断涌现。本文提出了一种适用于最新视频编码标准——H．264／MPEG4-AVC的快速运动估计算法。该算法基于自适应搜索范围，利用视频图像序列的帧间统计特性以及运动向量时域、空域的相关性，在保证PSNR性能的同时，使运动估计部分的运算复杂度大为降低。实验仿真表明，该算法适用面广，对大运动与小运动序列都有很强的自适应能力。在保持与全搜索相同PSNR的同时，平均速度超过全搜索280倍有余，超过三步法1．8倍，性能明显优于新三步法、四步法等经典快速运动估计算法。     

Data compression in multimedia computing — principles and techniques

Integrated multimedia systems process text, graphics, and other discrete media as well as digital audio, and video data. Considerable amounts of graphics, audio and video data in their uncompressed form, especially moving pictures, require storage and digital network capacities that will not be available in the near future. Nevertheless, local, as well as networked, multimedia applications and systems have become realities. In order to cope with these storage and communication requirements in such integrated multimedia systems, compression technology is essential. This papers starts with a brief motivation of the need for compression and subsequently states the essential requirements for these techniques in the scope of multimedia systems and applications. As most of these techniques apply the same principles, namely, the source, entropy, and hybrid coding fundamentals, these are explained in detail. Based on a general framework of the steps encountered in a compression system — data preparation, processing, quantization, and entropy coding — this paper outlines details about the techniques developed by CCITT (H.261, i.e., px64), in the ISO/IEC (JPEG, MPEG) standardization bodies and the proprietary DVI system.     

A resource-efficient encryption algorithm for multimedia big data

Nowadays, multimedia is considered to be the biggest big data as it dominates the traffic in the Internet and mobile phones. Currently symmetric encryption algorithms are used in IoT but when considering multimedia big data in IoT, symmetric encryption algorithms incur more computational cost. In this paper, we have designed and developed a resource-efficient encryption system for encrypting multimedia big data in IoT. The proposed system takes the advantages of the Feistel Encryption Scheme, an Advanced Encryption Standard (AES), and genetic algorithms. To satisfy high throughput, the GPU has also been used in the proposed system. This system is evaluated on real IoT medical multimedia data to benchmark the encryption algorithms such as MARS, RC6, 3-DES, DES, and Blowfish in terms of computational running time and throughput for both encryption and decryption processes as well as the avalanche effect. The results show that the proposed system has the lowest running time and highest throughput for both encryption and decryption processes and highest avalanche effect with compared to the existing encryption algorithms. To satisfy the security objective, the developed algorithm has better Avalanche Effect with compared to any of the other existing algorithms and hence can be incorporated in the process of encryption/decryption of any plain multimedia big data. Also, it has shown that the classical and modern ciphers have very less Avalanche Effect and hence cannot be used for encryption of confidential multimedia messages or confidential big data. The developed encryption algorithm has higher Avalanche Effect and for instance, AES in the proposed system has an Avalanche Effect of %52.50. Therefore, such system is able to secure the multimedia big data against real-time attacks.

     

ECC加密MPEG4视频的研究和实现

视频图像压缩编码是解决有限的存储空间与越来越丰富的视频信息之间矛盾的需要,同时也是满足节省通信信道带宽和视频实时传输的需要。视频图像信息的安全是为了防止敏感信息轻易地窃取、篡改、非法复制和传播。信息安全主要包括信息加密技术和信息隐藏两部分,本文主要研究视频信息加密技术。椭圆曲线加密系统(ECC)的安全性基于椭圆曲线离散对数问题的难解性。它是迄今为止每比特具有最高安全强度的密码系统。同其它非对称加密体制相比,椭圆曲线密码系统除了安全性高外,还具有计算负载小,密钥尺寸短,占用带宽少等优点,因此,椭圆曲线密码系统被认为是下一代最通用的公钥密码系统。我们采用椭圆曲线加密算法作为纯密码加密技术进行实验,发现纯密码加密技术有较好的效果。     

两种基于部分加密的图像和视频加密方案

某些多媒体加密并不要求加密后的信息完全不可理解,例如,在图像传输中可能只要求对其中某个人、物或区域部分加密;在视频点播中可能只要求将原始画面变得模糊,而其中的轮廓可见。正是基于以上两点,文章提出两种部分加密方案：基于分层编码的部分加密方案和基于目标的部分加密方案。并分别以小波变换的分层编码方法SPIHT和DCT变换的分块编码方法JPEG为例,分析了以上两种加密方案的效果和可能的应用前景。     

基于DirectShow的视频压缩系统的设计与实现

在VC＋＋6．0开发环境中,结合DirectShow框架,调用合适的Filter,可以方便地开发出需要的多媒体应用程序。介绍了用该方法调用xviD Codec Filter完成视频图像MPEG4格式压缩的设计流程与具体实现,该系统的设计方法可以缩短视频应用的开发周期,降低开发难度。