13、图像与视频加密技术详解

图像与视频加密技术详解

1. 选择性加密概述

选择性加密单独使用难以达到高安全级别。从保守角度看，其有意义的应用是实现感知加密，即降低加密后图像和视频的可见质量，而非提供强大的密码学安全保障。虽然有观点认为选择性加密能与基于模型的压缩算法（如基于上下文的算术编码和基于模型的语音编码）良好配合，但还需进一步研究来确定其在这些压缩模型中的安全级别。

2. 联合图像与视频加密方案

由于 MPEG 视频和 JPEG 图像的相似性，多数 MPEG 加密方法可直接用于加密 JPEG 图像，部分为图像设计的加密技术也能扩展用于加密结构相似的视频，因此图像加密和视频加密的界限并不明显。以下是一些联合加密方案：

2.1 DCT 基加密方案

几乎所有基于 DCT 的加密方案都可用于加密 JPEG 图像和 MPEG 视频，尽管多数最初是为 MPEG 视频提出的。

2.2 熵编码加密方案

熵编码在图像和视频压缩算法中广泛应用，使熵编码器保密的思路对图像和视频加密都适用：
- 秘密置换的哈夫曼表：使用秘密置换的哈夫曼表加密输入图像或视频流，但该方案对已知明文或选择明文攻击不够安全，且密钥空间过小。
- 多哈夫曼表（MHTs）：采用多个哈夫曼表，用随机索引作为秘密密钥为每个码字选择哈夫曼表，但无法抵抗选择明文攻击。后来提出了秘密插入伪随机比特和频繁更改随机索引两种方法来增强其安全性。
- 随机翻转最后一位：对每个码字的最后一位进行随机翻转，以进一步自适应更改哈夫曼表。
- 映射加密索引：将每个明文码字映射到其在哈夫曼表中的位置索引，加密该索引，再将加密后的索引重新映射以生成密文