MPEG-4视频编码的DSP软件优化及加密算法研究
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密 惠 保
摘 要
MPEG-4视频压缩自提出以来，在网络视频、无线视频传输等领域得到了广泛的应用，但因其计算密集、存储需求大等特点对嵌入式系统的实时实现提出了挑战。同时，对视频信息的保护也是当前研究的一个热点。
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本文首先简单介绍了视频压缩技术的相关概念和原理，并结合MPEG-4视频压缩标准对常见的MPEG-4 Simple Profile和Advanced Simple Profile两种视频编码器进行了介绍。 [资料来源：http://THINK58.com]
的研究重点是MPEG-4视频编码在TMS320C6416平台上的软件优化及其加密算法的研究。文章首先结合具体的优化实例详细说明了在TMS320C6416平台上进行MPEG-4视频编码软件优化的主要方法，比较了优化前后部分代码的性能，并给出了实际的编码性能和分析。然后提出了一种基于AES的OFB模式对MPEG-4视频中I-VOP中的DC差分系数以及P-VOP和B-VOP中Intra块的DC差分系数进行加密的算法，给出了实际的加密效果，并对该算法的误码性能、安全性、开销等进行了详细的分析，最后基于上述性能分析给出了该算法的应用场合和策略。
最后还介绍了基于AD公司最新的JPEG2000压缩芯片ADV202实现无线视频采集传输卡的实现原理和接口。 think58 [资料来源：http://www.THINK58.com]
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关键字：MPEG-4，视频编码，DSP，TMS320C6416，软件优化，视频加密，AES，JPEG2000，ADV202 内容来自think58
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MPEG-4 video compression has been applied widely in many fields, such as network video and wireless video transmission, since it is standardized in 1999. But how to implement MPEG-4 video compression in real time on embedded system is a challenging job because of its large memory needs and computation overhead etc. And the protection for the video information is also a hot spot in video processing now. think58.com
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In this thesis, we first introduce some principles and concepts about video compression technology simply. Then two kinds of MPEG-4 video codec, Simple Profile and Advanced Simple Profile, are introduced as far as MPEG-4 video compression standard is concerned. 本文来自think58 [版权所有：http://think58.com]
The highlights of this thesis are software optimization and research on encrypting algorithm of MPEG-4 video encoder based on TMS320C6416 platform. Firstly we depict some methods for optimizing MPEG-4 video encoder in detail, which are combined with some specific instances. The performance comparison for the optimization is given. And the performance for the video encoder is also shown, based on which the analysis is given. Then, we present a kind of selective encryption method, which integrates AES OFB mode with DC differential coefficents of intra blocks (in I-VOP, P-VOP and B-VOP) in MPEG-4 video. And the encrypting effects are also given. Some analysises are carried out as far as the algorithm’s safety, overhead, and performance against bit errors are concerned, based on which this algorithm’s application field and strategy are presented at last. copyright think58 [来源：http://www.think58.com]
At the end of this thesis, principles and interfaces for a video acquisition & wireless transmission card, which based on a newest JPEG2000 compression chip—ADV202 of AD Corporation, are introduced. 本文来自think58 [资料来源：THINK58.com]
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Key Words：MPEG-4; Video Encoder; DSP; TMS320C6416; Software Optimization; Video Encryption AES; JPEG2000; ADV202 copyright think58
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目 录 内容来自think58 [版权所有：http://think58.com]
第一章 绪 论 1 copyright think58
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1.1 选题背景和意义 1 think58
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1.1.1 视频压缩编码技术简介 1 本文来自think58
1.1.2 图像视频压缩的主要标准 2 copyright think58
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1.1.3 视频压缩的实现方法 5 [资料来源：http://www.THINK58.com]
1.1.4 视频加密研究的背景和现状 6
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1.2 的主要工作与章节安排 6 [来源：http://think58.com]
第二章 视频编码和MPEG-4视频压缩 8
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2.1 视频编码相关概念 8
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2.1.1 帧和场 8 [资料来源：http://think58.com]
2.1.2 YCbCr及其采样格式 9 think58 [来源：http://think58.com]
2.1.3 视频格式 11 [资料来源：www.THINK58.com]
2.1.4 图像质量 11 [资料来源：http://think58.com]
2.2 视频编码 12 [来源：http://think58.com]
2.2.1 视频编码概要 12
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2.2.2 视频编解码器 12 copyright think58
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2.2.3 混合DPCM/DCT视频编解码器 13
2.2.4 基于块的运动估计与补偿 15 内容来自think58
2.3 MPEG-4视频压缩 16 内容来自think58
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2.3.1 MPEG-4视频压缩概述 16 内容来自think58 [来源：http://think58.com]
2.3.2 MPEG-4视频压缩的主要特点 17 copyright think58 [资料来源：THINK58.com]
2.3.3 视频对象概念 17 think58
2.3.4 MPEG-4视频编码 18 think58
2.4 本章小结 23
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第三章 基于TMS320C6416的MPEG-4编码软件优化 24 copyright think58
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3.1 DSP平台 24
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3.1.1 DSP发展简介 24
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3.1.2 C6000系列DSP芯片简介 25 think58好，好think58 [版权所有：http://think58.com]
3.1.3 视频处理对DSP的要求 26
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[资料来源：http://www.THINK58.com]3.1.4 TMS320C6416 DSP介绍 26
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3.1.5 硬件平台TMS320C6416 DSK 27
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3.2 C6000 DSP软件开发 27 copyright think58 [资料来源：http://think58.com]
3.2.1 C6000 DSP开发平台 27 内容来自think58
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3.2.2 C6000 DSP软件开发流程 28
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3.3 MPEG-4编码软件移植及其优化 30
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[资料来源：THINK58.com]3.3.1 代码编译与移植 30
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3.3.2 项目级编译器优化 31 [资料来源：www.THINK58.com]
3.3.3 存储器优化 31
3.3.4 Cache缓存优化 31 [资料来源：THINK58.com]
3.3.5 代码优化 32 内容来自think58
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3.3.6 性能及其分析 38 think58
3.4 本章小结 39 copyright think58
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第四章 基于MPEG-4编码的视频加密算法研究 40
4.1 引言 40 [资料来源：http://THINK58.com]
4.2 MPEG加密算法研究现状 40 [资料来源：www.THINK58.com]
4.2.1 完全加密算法 40 copyright think58 [资料来源：THINK58.com]
4.2.2 之字形扫描置乱算法 41
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4.2.3 VEA算法 41 [版权所有：http://think58.com]
4.2.4 选择性加密算法 42 think58
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4.3 AES加密算法及其工作模式 43
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4.3.1 AES加密算法简介 43
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4.3.2 主要工作模式 44 [来源：http://www.think58.com]
4.4 本文提出的加密算法 48 copyright think58
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4.5 加密结果 49 copyright think58
4.5.1 实验环境 49 think58好，好think58
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4.5.2 加密实验结果 50 本文来自think58 [资料来源：http://www.THINK58.com]
4.5.3 加密结果分析 52 [资料来源：http://www.THINK58.com]
4.6 性能分析 52
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4.6.1 算法开销 52
4.6.2 算法对MPEG-4视频压缩性能的影响 53 think58.com [来源：http://think58.com]
4.6.3 误码对算法的影响及其分析 53
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[资料来源：http://think58.com]4.6.4 算法安全性能分析 55 [资料来源：THINK58.com]
4.7 算法的应用策略和场合 56 think58.com
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4.7.1 算法的应用策略 56 think58 [来源：http://www.think58.com]
4.7.2 算法的应用场合 56 think58
4.8 本章小结 57
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第五章 基于JPEG2000的无线视频传输 58
5.1 JPEG2000压缩芯片ADV202 58
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5.1.1 JPEG2000简介 58
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5.1.2 JPEG2000视频编解码器ADV202 60 内容来自think58 [资料来源：http://think58.com]
5.2 视频A/D 61 内容来自think58
5.3 S3C2410 ARM处理器 62
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5.4 系统方案 63 本文来自think58
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5.5 系统接口 64 think58.com [资料来源：http://www.THINK58.com]
5.6 视频部分的初始化 65 think58好，好think58 [资料来源：www.THINK58.com]
5.7 本章小结 66 think58好，好think58
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第六章 总结与展望 67 本文来自think58
6.1 工作总结 67 [资料来源：http://www.THINK58.com]
6.2 对进一步研究工作的建议 67
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致 谢 69 本文来自think58
参考文献 70 内容来自think58 [资料来源：http://think58.com]
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