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随着多媒体网络技术的发展和视频产品的广泛应用,视频加密技术的研究变得越来越重要。数字视频在许多方面与静态图像具有相同的特点。为了保证视觉效果的流畅性,视频加密必须考虑实时在线能力,需要高速处理。

分析数字视频加密技术的发展。

视频加密的密码学方法

最早的高密度视频加密方法是用密码技术直接加密和解密所有的视频数据流,在中国通常被称为传统的加密方法。

由于密码技术中有许多安全可靠的成熟算法,因此在二维或多维数据中表示的图像和视频传输和存储应映射(如编码)成为一维数据。如果不考虑具体的数据特征,现有的成熟密码加密很容易直接应用。其研究基本上是一种密码科学技术,其安全评价取决于所使用的密码(在当前的图像和视频加密方法中最安全)。一些新的密码技术用于视频加密,并在性能上有所提高。然而,由于图像和视频信号数据量大,该方法通常计算量大,不仅浪费资源,而且难以保证实时性。

选择性加密方法

传统的加密方法在许多情况下都很难实用。为此,人们研究了视频的信源特征,并将密码原理与视频技术相结合,并取得了一些研究成果。一些数据加密只对所选的重要数据进行加密。这种选择性加密方法被研究得更多,特别是对于加密变换域系数的算法。

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改变Huffman码表算法

修改(加密)后使用通用Huffman代码表作为密钥。非法接收者没有此特殊代码表,无法正确解码。该算法不需要额外的计算量。一般来说,更改Huffman代码表会降低压缩率。如果保持代码数据的位组合模式,与概率相对应的Huffman代码长度保持不变,则保持原始压缩率。此时,安全性将降低,这取决于Huffman代码表的可变空间。另一个缺点是密钥(Huffman代码表)较长。

具有MPEC码流统计特性的算法。

由于相关性的去除,压缩编码的代码流具有一定的随机性。将1帧分为8或16(通常为16)大块(chunk),在任何chunk中都没有重复的字节模式。因此,提出了VEA算法。该方法只加密部分视频流,将加密数据分为两半,一半用密码加密,另一半用简单或不同的方法加密,从而减少计算量,提高计算速度。该方法不影响压缩率,适用于压缩视频(或图像)编码数据,压缩效果越好,加密越安全。

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电视信号加扰方法

通过随机改变电视信号的结构参数,产生视频场倒置或延迟,或改变原始信号的顺序、范围、相位等,扰乱电视图像,达到加密的目的。这种方法简单易行,实时加密,但安全性很低,一般用于CATV 收费管理、闭路监视系统中的模拟电视信号,经修改可用于数字视频信号。

近年来视频加密技术虽然出现了一定的研究成果,但还很不完善和成熟。充分研究和利用视频编码技术及信源特征,有机地结合密码技术,面向应用研究全面适用的视频加密方案,可能会更有效地解决当前视频加密技术存在的缺陷和矛盾,取得更好的实用效果。这方面还需要进行大量的研究工作。