城市图像监控中的内容保护技术研究

摘要

随着信息技术和网络技术的飞速发展，以城市公共安全常态管理和突发事件应急处理能力建设为核心的城市图像监控系统近年来得到了普遍重视，并逐渐进入国家各级政府关注的行列。与此同时，具有很高机密性的监控数据在传输和存储过程中却面临着信息泄露、内容篡改、版权侵犯等安全威胁，因此，对内容保护技术的研究将为对城市图像监控系统的信息传输和存储提供可靠的安全保障。本文从城市图像监控的实际安全需求出发，对视频加密技术和视频水印技术在该领域的应用进行了研究。主要内容如下： ⑴介绍了密码学的基本概念，总结了视频加密技术对安全性、实时性、压缩比不变性和可操作性等方面的要求，然后对直接加密、部分加密、熵编码过程加密等三类现有视频加密算法的性能和适用性进行了分析。 ⑵根据城市图像监控系统的安全需求，设计了一套基于H.264压缩编码标准的视频加密方案。该方案采取了改进的多重混沌加密算法，在视频编码过程中实现了对城市图像监控系统进行可选择加密级别的安全保护目的。通过在H.264官方参考软件模型JM13.2上对加密方案进行的仿真实验，证明该加密方案具有良好的安全性和实时性，对编码压缩性能影响较小，具有一定的数据可操作性，能够较好满足城市图像监控视频数据的加密要求。 ⑶总结了视频水印技术的典型应用以及国内外研究现状，给出了它们的技术要求及评价标准，进而分析比较了在不同位置嵌入水印的几种典型视频水印算法的性能。根据城市图像监控系统的真实性和完整性认证要求，设计了一套基于H.264压缩编码标准的监控视频水印方案，该方案采取在压缩域自适应地嵌入鲁棒水印和脆弱水印的双重水印方式，实现对城市图像监控系统视频内容保护。实验结果和分析表明，该水印方案具有良好的安全性和实时性，嵌入水印后对视频质量的影响很小，对不同类型的攻击具有较强的抵抗能力，因此能够对城市图像监控系统的视频资料进行有效的保护。