基于FPGA和H.265的混沌视频加密系统的设计与实现

论文摘要

近年来,随着计算机技术和网络技术的不断发展,视频电话,视频直播和视频监控等应用不断普及。视频通信在人们信息交流中使用的频率越来越高。视频应用在给人类生活带来便利的同时,怎样保护视频信息安全也成为急需解决的问题。针对视频信息的安全性问题,本文设计了一套混沌视频加密系统。通过分析H.265编码码流的组成及结构,选择重要部分进行选择性加密。使用Logistic混沌系统和Henon系统进行加密,并对其中Logistic系统进行了改进,通过将三个参数不同的Logistic根据产生的混沌序列数值大小的不同,决定使用哪个参数的Logistic混沌系统进行下次迭代,增加了系统复杂度,提高了加密安全性。选择在配备了双核ARM Cortex-A9处理器的FPGA上实现加密算法,利用FPGA的并行运算能力,提高了加密效率,同时在FPGA上搭建嵌入式Linux平台,方便了视频数据传输程序的设计和视频处理软件ffmpeg的移植,有效解决了视频传输和加密直接对象H.265视频码流获取的问题。实验结果表明,本加密系统能够有效保护视频信息的安全性,有一定的实用价值。

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第1章绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.3 本文主要研究内容与章节安排

第2章 H.265 视频编码标准概述及码流分析

2.1 H.265 标准简介

2.2 H.265 编码技术流程

2.2.1 预测编码

2.2.2 变换量化

2.2.3 去方块滤波

2.2.4 样点自适应补偿（SAO）

2.2.5 熵编码

2.3 H.265 码流分析

2.3.1 起始码

2.3.2 NALU类型区分

2.3.3 NALU荷载

2.4 本章小结

第3章 Linux平台搭建及应用软件的移植与设计

3.1 黑金AX7020 开发平台简介

3.1.1 ZYNQ-7000 芯片介绍

3.1.2 黑金AX7020 开发板介绍

3.2 基于ZYNQ-7000 的嵌入式Linux平台搭建

3.2.1 Linux开发环境搭建

3.2.2 系统硬件配置

3.2.3 编译U-boot

3.2.4 生成FSBL和 BOOT.bin

3.2.5 编译Linux内核

3.2.6 编译设备树

3.2.7 文件系统

3.2.8 SD启动卡制作

3.3 H.265 视频处理软件的移植

3.4 视频传输程序设计

3.4.1 视频传输系统的组成

3.4.2 基于TCP的传输程序

3.5 本章小结

第4章混沌视频加密算法的设计及FPGA实现

4.1 混沌密码学概述

4.1.1 混沌理论概述

4.1.2 密码学概述

4.2 混沌加密方案设计

4.2.1 Henon混沌系统

4.2.2 改进的Logistic混沌系统及其优点

4.2.3 加密解密原理

4.3 视频加密算法的FPGA实现

4.4 本章小结

第5章加密系统的整体框架及性能分析

5.1 加密系统的整体框架

5.2 加密结果分析

5.3 性能分析

5.3.1 密钥空间

5.3.2 密钥的敏感性

5.3.3 明文攻击

5.3.4 压缩性能影响

5.3.5 加解密时间

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

攻读硕士学位期间取得的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱俊华

导师: 杜宝祥

关键词: 混沌,视频加密

来源: 黑龙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术,电信技术

单位: 黑龙江大学

分类号: O415.5;TN948.6;TN918.4

DOI: 10.27123/d.cnki.ghlju.2019.001604

总页数: 74

文件大小: 3430K

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