自适应视频加密算法研究及在海上无线监视系统中的应用

论文摘要

本论文从军事应用的实际需求出发,分析了对军事视频信息加密的特点和海上无线监视系统对视频加密算法的具体要求。对常用的视频加密算法本论文进行了分类比较,研究了各类视频加密算法在加密可靠性、计算复杂度、对压缩比的影响和抗差错扩展等多方面的性能。对于DCT 系数加密类算法进行了更为深入的分析。并用实例对频度域置乱算法、Zig-Zag 置乱算法和符号位加密算法的各项性能进行了定量的研究比较。在此基础上,本论文提出了自适应DCT 系数综合置乱加密算法。频度域置乱和Zig-Zag 置乱算法具有各自的优点和不足,自适应DCT 系数综合置乱加密算法将两者有机的结合起来,取长补短,在加密可靠性、计算复杂度、对压缩比的影响和抗差错扩展性等几个方面同时具有很高的性能。本文重点分析了影响该算法性能的几个重要因素,并阐明了确定某些重要的加密参数的原则。对于算法中的某些关键操作,比如DCT 系数块中分界线位置的计算、利用密钥对DCT 系数的置乱处理等,本文也给出了实际可行的处理方法。最后本论文从理论分析和具体实验两个方面证明了该算法的优越性能。

论文目录

• 第一章 引言
• 第二章 视频加密技术在海上无线监视系统中的应用
• 2.1 海上无线监视系统总体构成与工作原理
• 2.1.1 海上无线监视系统的组成
• 2.1.2 海上无线监视系统的工作原理
• 2.2 海上无线监视系统的各个功能模块简介
• 2.2.1 视频数据获取模块
• 2.2.2 视频压缩与加密模块
• 2.2.3 视频数据传输模块
• 2.2.4 视频图像增强处理模块
• 2.2.5 视频播放模块
• 2.2.6 视频数据存储
• 2.3 海上无线监视系统对加密处理算法的性能要求
• 2.3.1 视频加密处理算法的各项性能
• 2.3.2 系统应用对加密处理算法的性能要求
• 第三章 对各种常用视频加密算法的分析与比较
• 3.1 视频加密算法简介
• 3.1.1 视频加密算法的分类
• 3.1.2 全部加密算法
• 3.1.3 部分加密算法
• 3.1.4 DCT 系数加密算法
• 3.1.5 熵编码加密算法
• 3.2 对各种视频加密算法性能的分析
• 3.2.1 可靠性
• 3.2.2 计算复杂度
• 3.2.3 压缩比
• 3.2.4 差错扩散性
• 3.3 各类算法性能的综合评价以及对海上无线监视系统的适用性
• 第四章 DCT 系数加密算法的特点和缺陷
• 4.1 频度域置乱算法
• 4.1.1 算法原理
• 4.1.2 加密效果
• 4.1.3 可靠性分析
• 4.1.4 对压缩比的影响
• 4.1.5 频度域置乱算法的两难境地
• 4.2 ZIG-ZAG 置乱算法
• 4.2.1 算法原理
• 4.2.2 加密效果
• 4.2.3 可靠性分析
• 4.2.4 对压缩比的影响
• 4.2.5 Zig-Zag 置乱算法的缺陷
• 4.3 分段ZIG-ZAG 置乱算法
• 4.3.1 算法原理
• 4.3.2 加密效果
• 4.3.3 可靠性分析
• 4.3.4 对压缩比的影响
• 4.3.5 分段Zig-Zag 置乱算法的缺陷
• 4.4 符号位加密算法
• 4.4.1 算法原理
• 4.4.2 加密效果
• 4.4.3 可靠性分析
• 4.4.4 对压缩比的影响
• 第五章 自适应DCT 系数综合置乱加密算法
• 5.1 算法原理
• 5.2 加密与压缩的关系
• 5.3 加密组的确定策略
• 5.3.1 加密组长度的确定策略
• 5.3.2 加密组内元素位置的确定策略
• 5.4 块内加密区域的划分
• 5.5 加密参数的传递
• 5.6 未加密的数据对算法可靠性的影响
• 5.7 加密参数的确定
• 5.7.1 加密组长度的确定
• 5.7.2 密钥的获取
• 5.7.3 分界线标号在加密组中位置的获取
• 5.8 对DCT 系数的置乱处理
• 5.9 视频数据的加密过程
• 5.10 算法的性能分析
• 5.10.1 算法的可靠性
• 5.10.2 对资源的消耗
• 5.10.2.1 存储空间的占用
• 5.10.2.2 对CPU 的占用
• 5.10.3 对压缩比的影响
• 5.10.4 差错扩散性
• 5.11 算法的实验结果
• 5.11.1 加密效果
• 5.11.2 对压缩比的影响
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历