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基于Lorenz混沌系統(tǒng)的數(shù)字視頻加密

作者: 時(shí)間:2011-06-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

近年來,保密及其應(yīng)用成為了信息安全領(lǐng)域的一個(gè)研究重點(diǎn),特別是圖像、語音及問題引起了研究者的極大關(guān)注。但目前對(duì)保密的研究主要局限于圖像和語音的,而對(duì)于有關(guān)的研究卻非常少,傳統(tǒng)的加密算法如DES、IDEA、Blowfish、RSA等,理論上可以用于加密,但上述方法并未考慮到視頻文件的自身特點(diǎn),勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致文件的結(jié)構(gòu)被破壞,又因?yàn)橐曨l文件的海量特性,上述算法加密的速率無法得到保證。因此研究新的安全性高且加密速度快的視頻加密算法是非常必要的[5-13]。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/166145.htm

  本文提出了用三維混沌和Matlab仿真工具實(shí)現(xiàn)混沌數(shù)字視頻加密。利用Matlab工具產(chǎn)生AVI視頻信號(hào),同時(shí),利用混沌序列對(duì)初始條件和參數(shù)非常敏感的特性,采用驅(qū)動(dòng)響應(yīng)式同步的加密算法方案,對(duì)產(chǎn)生的AVI視頻進(jìn)行加解密,最后通過將混沌序列的初始條件和參數(shù)進(jìn)行微弱調(diào)整,對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行深入分析。

  1 AVI視頻文件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  音頻視頻交錯(cuò)格式AVI(Audio Video Interleaved)是將語音和影像同步組合在一起的文件格式。它對(duì)視頻文件采用了一種有損壓縮方式,但壓縮比較高,AVI支持256色和RLE壓縮,一個(gè)AVI文件可以包含多個(gè)不同類型的媒體流,它以一系列的位圖來存儲(chǔ)視頻信息,并在文件中加入以數(shù)字形式存儲(chǔ)的數(shù)字化視頻信息。

  AVI包含三部分:文件頭、數(shù)據(jù)塊和索引塊。其中文件頭包括文件的通用信息,定義數(shù)據(jù)格式及壓縮算法等參數(shù)。數(shù)據(jù)塊包含實(shí)際數(shù)據(jù)流,即圖像和聲音序列數(shù)據(jù),是文件的主體,也是決定文件容量的主要部分。視頻文件的大小等于該文件的數(shù)據(jù)率乘以該視頻播放的時(shí)間長(zhǎng)度。索引塊包括數(shù)據(jù)塊列表和它們?cè)谖募械奈恢茫蕴峁┪募?nèi)數(shù)據(jù)隨機(jī)存取能力。

  2 混沌系統(tǒng)與離散化處理

  使用一個(gè)混沌系統(tǒng)來進(jìn)行AVI視頻文件的加密和解密,Lorenz系統(tǒng)的無量綱狀態(tài)方程數(shù)學(xué)表達(dá)式為[14]:

  

  根據(jù)式(1)和式(2)以及上述參數(shù),可以得到Lorenz混沌系統(tǒng)中吸引子的數(shù)值仿真結(jié)果,圖1所示為x-y方向上的Lorenz混沌系統(tǒng)吸引子相圖。

  3 Lorenz混沌系統(tǒng)的視頻加密算法設(shè)計(jì)

  3.1 AVI視頻文件的讀入

  利用隨機(jī)采樣到的一段AVI視頻進(jìn)行混沌加密,由于Matlab中只支持ZJmedia Umcompress RGB24編碼方式的AVI視頻文件,因此首先有必要把采集到的這段視頻文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理,使其能夠無障礙地載入到Matlab工具中。利用專業(yè)的轉(zhuǎn)換軟件Winavi進(jìn)行操作,視頻經(jīng)過相應(yīng)的處理之后,讀入到Matlab工具當(dāng)中去。


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