1. 研究目的与意义（文献综述）
由于原始视频信号体积庞大，为了方便快捷传输，亟需视频编码技术对视频信号进行数据压缩。在过去的二三十年中视频编解码技术得到不断的发展，从20世纪90年代初的第一代视频编码标准h.261/mpeg-1[1]起，视频编码标准就不断改革更新。而随着数字视频越来越多样化，超高清视频(4k×2k或8k×4k分辨率)将会在未来不断普及使用，从而在h.264的编码标准之上对下一代的高效视频编码标准有了更强烈需求[2]。在这样一个背景下，由mpeg和vceg两个组织联合成立的jct-vc开发出了hevc/h.265,其具有接近h.264两倍的压缩率[2],在同码率下具有更佳的视频质量,视频编码进入了一个发展中的新时代。
当今视频编码技术不断更新发展，在提高压缩率，保证视频质量的同时，视频隐私以及相应的视频版权问题也异常突出，对于传输的视频内容的安全性与保密性具有着强烈的需求。国内外学者不断努力研究出了基于h.26x系列及mpeg系列编码标准的视频加密算法[3]。目前现有算法可分为三类[4]，分别是：直接加密算法，选择加密算法以及熵编码过程与加密过程相结合的算法。直接加密算法使用传统密码算法如：aes、rsa等对视频数据进行加密，目前常见的此类算法有置乱视频数据像素点的位置[5]、rpk视频加密方法[6]等。但此类方法改变了原始视频的数据格式，计算复杂度较高，因而应用受到限制。选择加密算法的特点在于可以选择加密不同的敏感数据，常见算法有：加密帧内预测模式、加密运动矢量、加密帧间预测模式、加密dct系数以及加密比特流的算法[7]。此类方法缺少通用的安全评测方法，但针对性较强，仍具有广泛研究与应用意义。熵编码过程与加密过程相结合的算法具有格式兼容性及可操作性，已研究的算法如：加密运动矢量残差[8]、安全指数哥伦布算法[9]、基于上下文自适应算术编码过程中加密非零dc系数的算法[10]等。此过程必须配备专用的编解码器且要求正确的解密密钥，因此不能作为通用的视频编解码器的插件，使用不方便。
综上，本次设计和研究主要从hevc视频编码标准入手，针对编解码视频的安全保密性在hevc标准中的熵编码阶段嵌入密码算法，选择性加密部分视频内容，从而达到降低计算资源开销，保护视频内容的目的。另外还会对该加密技术进行测试研究，对该方法的格式兼容性、压缩效率以及编码速度进行衡量检测与分析。
2. 研究的基本内容与方案
基本内容：
1）阅读文献，学习视频编解码基础知识，了解学习hevc视频编码技术；
2）对现有hevc官方参考代码进行分析研究，下载视频文件进行运行测试。研究学习hm系列代码中的一系列二值化方法，并在k阶指数哥伦布编码的过程中嵌入加密算法，使之能对测试的视频文件进行加密；
3. 研究计划与安排
第一阶段（第1周—第3周）：查阅相关的参考资料，完成开题报告；翻译英文资料（不少于5000汉字），并交予指导教师检查。
第二阶段（第4周—第9周）：了解视频编解码基础知识，进一步阅读理解文献，了解hevc视频编码，研究学习现有的视频加密技术，如：传统分步执行加密与编码算法、选择性加密技术，熟悉上下文自适应算术编码中二值化过程，研究rice编码以及指数哥伦布编码，熟悉传统密码学知识，同时总结已有方法的优缺点。
第三阶段（第10周—第13周）：实现视频测试序列在hevc中的编解码过程，完成对于hevc参考代码中exponential-golomb编码中随机数的加入，实现对编解码文件的内容加密，并验证该方法的有效性与安全性，分析对于压缩率的影响。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]b.zeng,s.k.a.yeung,s.y.zhu,andm.gabbouj,"perceptualencryptionofh.264videos:embeddingsign-flipsintotheinteger-basedtransforms,"ieeetransactionsoninformationforensicsandsecurity,vol.9,pp.309-320,feb2014.
[2] z.shahidandw.puech,"visualprotectionofhevcvideobyselectiveencryptionofcabacbinstrings,"ieeetransactionsonmultimedia,vol.16,pp.24-36,jan2014.
[3] h.hofbauer,a.uhl,anda.unterweger,"transparentencryptionforhevcusingbit-stream-basedselectivecoefficientsignencryption,"ieeeinternationalconferenceonacoustics,speechandsignalprocessing,2014.
