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多媒体技术博士论文范文参考一：多媒体混沌保密通信系统的设计与硬件实现技术研究
混沌保密通信是混沌密码与信息安全交叉融合的研究方向,在计算机网络、电路系统、激光通信和神经网络等领域均取得丰硕的研究成果。然而作为新生学科,混纯保密通信在理论研究、安全分析、标准设立以及技术实现方面尚未成熟。随着多媒体网络通信领域对个人安全隐私保护的需求与日俱增,如何设计一个安全高效的多媒体混沌保密通信系统已经成为人们的研究热点。为此,本文进一步研究多媒体混沌保密通信系统的设计及其在硬件平台上的技术实现,具体工作如下:1.提出了一种H.264编码后加密的嵌入式视频混沌保密通信方法。首先,对三维非线性标称矩阵进行混沌反控制得到无简并离散时间超混沌系统,构建相应的混沌流密码算法,从理论上证明加密算法与解密算法之间的自同步关系;其次,先用流密码加密H.264格式视频数据,再用猫映射算法对加密数据进行位置置乱;最后,采用多核多线程、硬件编码、格式保护和自适应内存选择等方法解决一系列硬件实现的技术问题。硬件实验结果和安全分析结果证明该方法的可行性和有效性。2.探讨了一种H.264选择性混沌加密与ARM实现的方法。首先,基于六维非线性标称矩阵设计无简并离散时间超混沌系统并构建相应的混沌流密码算法;其次,在H.264编码过程中选择性加密关键变量如运动矢量差值水平方向的分量、垂直方向的分量和DCT变换矩阵中的直流分量;最后,采用多核多进程的技术方法解决了硬性实现过程中实时性不足的问题。硬件测试结果和安全分析结果表明算法的安全性以及硬件实现的有效性。3.提出了一种视频混沌保密通信系统的SOPC（System on a Programmable Chip）技术设计与实现方法。基于无简并三维离散时间混沌反控制系统构建的密码算法,先选取单个混沌变量进行取模取整操作,得低8位序列加密明文,最后将密文反馈。该算法在分别征服攻击、已知明文攻击和选择密文攻击的配合之下大部分密钥容易被破译,为此,采用多个混沌变量代替单个混沌变量进行取模取整操作,以此增加密码系统的复杂性并有效抵御以上攻击。基于SOPC平台的硬件实现过程中,利用混沌流密码分时加密视频的RGB三基色像素值,并采用软硬件协同没计、直接内存存取、FPGA并行设计和双核处理等技术方法解决一系列硬件实现的问问题和系统实时性的问题。硬件实现结果和安全分析结果表明该算法具备安全性和可行性。4.研究了混沌流密码的改进算法,并进行电子文件加密系统的设计及SOPC实现。首先,采用混沌反控制方法得到三维离散时间超混沌系统,将两个三维系统联立成六维系统,选取混沌变量进行非线性运算,取模取整以及密文反馈,以此改进混沌密码算法,并从理论上证明加密系统与解密系统之间的自同步关系;其次,利用改进算法对一类格式与数据独立分布的多媒体文件进行加密与解密试验;最后,利用SOPC硬件平台上实现混沌加密算法和解密算法及其上位机通信。该方法为混沌保密通信系统走向实际应用提供一种参考范例。5.研究了一种基于FPGA技术的视频混沌保密通信系统设计与实现方法。首先,基于七维离散时间超混沌系统构建混沌流密码算法,取其中多个混沌变量进行非线性运算和取模取整操作形成加密序列,同时产生三路不同的加密序列分别并行加密视频的RGB三基色像素值,三路密文反馈回加密方程和解密方程之中。利用高端FPGA芯片的资源和速度优势,采用流水线,并行设计和直接内存存取等技术方法,将远程视频混沌保密通信系统的完整功能集成于单片FPGA芯片之中。硬件试验结果和安全分析结果表明该方法具有安全性及有效性。
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景及意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 混沌系统的设计
1.3.2 视频图像混沌加密算法的设计
1.3.3 混沌保密通信系统的硬件实现
1.4 本文的组织安排
第二章 H.264编码后加密的嵌入式视频混沌保密通信方法
2.1 引言
2.2 三种加密方案耗时和传输帧率的测试和分析
2.3 方案3的具体设计
2.3.1 总体设计方案
2.3.2 混沌流密码的设计及其H.264的数据格式保护
2.3.3 位置置乱混沌加密的设计及其自适应内存选择
2.4 混沌流密码的设计
2.4.1 基于非线性矩阵的离散时间混沌系统
2.4.2 混沌流密码及其工作原理
2.5 安全分析
2.5.1 NIST测试
2.5.2 密钥失配的灵敏度
2.5.3 破译密钥参数的攻击复杂度
2.6 硬件实现结果
2.7 本章小结
第三章 H.264选择性混沌加密与ARM实现
3.1 引言
3.2 基于非线性标称矩阵的六维离散时间超混沌系统
3.3 H.264选择性加密和解密的总体设计方案
3.4 发送端的H.264选择性加密
3.5 接收端的H.264选择性解密
3.6 基于ARM嵌入式平台的硬件实现结果
3.7 安全分析
3.7.1 相关性分析
3.7.2 TESTU01统计测试
3.7.3 密钥参数失配敏感度
3.7.4 破译密钥参数的攻击复杂度
3.8 本章小结
第四章 视频混沌保密通信系统的SOPC技术设计与实现
4.1 引言
4.2 四个硬件实现方案的帧率和耗时的对比分析
4.3 方案1的详细设计
4.3.1 方案1的总体介绍
4.3.2 混沌加密和混沌解密模块的设计
4.3.3 基于ARM双核设计的视频格式转换和传输功能
4.4 无简并离散时间超混沌系统的设计及其密码算法的改进
4.5 安全性能评估
4.5.1 选择明文攻击
4.5.2 密钥参数敏感性分析
4.5.3 密钥参数攻击复杂度
4.5.4 统计分析
4.5.5 差分分析
4.5.6 相关性分析
4.6 硬件实现结果
4.7 本章小结
第五章 电子文件加密系统的设计及SOPC实现
5.1 引言
5.2 混沌密码算法的改进设计
5.2.1 离散时间混沌反控制系统的设计
5.2.2 混沌密码改进算法的设计
5.2.3 加密与解密的自同步证明
5.2.4 安全分析
5.3 文件格式分析
5.4 文件加密系统的硬件方案
5.4.1 硬件系统结构
5.4.2 软件系统设计
5.5 实验结果分析
5.5.1 试验方案
5.5.2 实验结果分析
5.6 本章小结
第六章 基于FPGA技术的视频混沌保密通信系统设计与实现方法
6.1 引言
6.2 七维离散时间超混沌系统及其流密码算法的设计
6.2.1 七维离散时间超混沌系统的设计
6.2.2 七维自同步混沌流密码的设计
6.2.3 自同步证明及仿真
6.3 远程视频混沌保密通信系统的设计
6.3.1 硬件系统的设计
6.3.2 FPGA片上系统的设计
6.3.3 加密模块与解密模块的设计
6.3.4 七维混沌加密和解密方程子模块的设计
6.4 混沌密码安全分析
6.4.1 参数敏感度测试
6.4.2 破译密钥参数的攻击复杂度
6.5 硬件实现结果
6.6 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的科研成果和参与的科研项目
致谢
参考文献
[1]超混沌视频加密系统的FPGA设计与实现[J]. 刘鹏,齐国元,万彰凯,胡玉庆. 电讯技术. 2018(10)
[2]云计算面临的信息安全威胁及防御策略研究[J]. 王晓妮,韩建刚. 航空计算技术. 2018(02)
[3]使用串行外设接口协议的混沌数字加密系统及其dsPIC实现（英文）[J]. Rodrigo MéNDEZ-RAMíREZ,Adrian ARELLANO-DELGADO,César CRUZ-HERNáNDEZ,Fausto ABUNDIZ-PéREZ,Rigoberto MARTíNEZ-CLARK. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2018(02)
[4]基于混合加密的移动存储文件安全系统设计与实现[J]. 韩庆龙,吕洁,王凤芹. 海军航空工程学院学报. 2017(06)
[5]基于P2P的VOIP混沌语音加密系统的设计[J]. 张惠民,王光义,靳培培. 杭州电子科技大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]基于Xposed的Android透明文件加密系统的研究[J]. 朱天楠,施勇,薛质. 计算机技术与发展. 2017(02)
[7]基于Logistic混沌映射的图像加密系统及FPGA实现[J]. 谢红梅,夏磊,朱孟元,李祯祯. 航空兵器. 2016(02)
[8]基于三维混沌映射的HSV空间图像加密算法研究[J]. 杨明极,范希冀,于舒春. 哈尔滨理工大学学报. 2015(06)
[9]Markov分割混沌系统图像加密算法的FPGA实现[J]. 马超,刘泉,章明朝,李佩玥,隋永新. 计算机工程与设计. 2015(04)
[10]基于超混沌DNA计算优化OTP算法的文本图像加密算法[J]. 万荣泽,莫洪武,余思东. 计算机测量与控制. 2014(10)
多媒体技术博士论文怎么写
多媒体技术博士论文模板范例二：基于压缩感知的多媒体通信技术研究
移动无线通信以及多媒体信号传感器技术的快速发展,使得移动智能终端以及多媒体传感器网络等在人们的生活中得以迅速普及。基于移动终端的多媒体服务催生了编码端资源受限的新型多媒体应用场景。传统多媒体信号编解码标准复杂的编码端处理过程不利于以上行链路数据流为主的新场景下的多媒体服务。压缩感知技术作为一种新的信号采样压缩技术为降低编码端的复杂度、提高编码效率提供了可能。当信号本身或在某个变换域内具有稀疏性时,压缩感知技术可以仅用少量的测量值完全表示该信号并重构出原始信号。压缩感知技术有效降低了信号的采样速率、达到了信号采样与压缩的同步实现,有效降低了信息采集与存储的成本。基于压缩感知的图像及视频编解码系统研究对于推动新场景下多媒体通信服务的进一步发展具有重要的意义。然而基于压缩感知的图像及视频编解码系统在重构质量上相比于传统的方案仍有一定的差距,而且结合具体的应用场景,编码端的编码效率仍有进一步提升的空间。针对当下压缩感知多媒体通信系统存在的解码质量低、算法适用性差等问题,本论文深入研究了多媒体信号的时空特性,并结合压缩感知的采样编码及解码重构过程,对基于压缩感知的图像及视频重构算法以及面向终端到云视频通信场景下的压缩感知视频传输提出了一系列改进方案。本论文的主要贡献如下:第一,提出了一种基于图像残差转换的多级压缩感知图像重构算法。针对图像重构可用信息匮乏,图像内容差异性大等导致的图像压缩感知重构算法适用性差的问题,论文提出了一种新的多级压缩感知图像重构系统。新系统将图像重构过程划分为多个阶段,根据不同的重构阶段中图像自身在内容以及结构特征上的变化特性,利用约束项自适应的压缩感知重构模型对各阶段进行重构处理。针对不同阶段的图像特征,采用不同的正则化约束项以最大程度恢复图像原始特征信息,改善了压缩感知重构图像的客观和视觉质量,提高了算法的适用性。第二、提出了一种新的分布式视频压缩感知重构系统。针对当下视频压缩感知重构质量低,非关键帧重构质量波动起伏严重等问题,论文深入研究了关键帧与非关键帧的重构过程,分别给出了各自的改进重构方案。对于关键帧重构,设计了一种联合全差分重构与多假设重构的二次重构系统。新系统无需借助相邻的非关键帧提供边信息,有效避免了传统关键帧二次重构中存在的解码时延问题,极大地提高了关键帧的重构质量。对于非关键帧重构,首次在非关键帧重构中利用交叉重构的方式引入相邻的非关键帧作为辅助参考帧,有效抑制了图像组内侧非关键帧的重构质量下滑问题;并且通过自适应的选择多假设权重估计模型,既能够在低采样速率下确保边信息估计的精度,又可以避免高采样速率时计算复杂度的急剧增加。新提出的重构系统在维持计算复杂度较低的情况下极大地提高了分布式视频压缩感知系统的重构性能。第三、提出了一种高效的面向端到云上行链路的压缩感知视频编解码系统。结合压缩感知的技术特点,论文就视频上行传输场景中的视频编码,信道传输以及云端解码三个方面进行了深入学习与研究。在编码端,利用编码端重构的关键视频帧,设计了一种新的基于跳跃块的压缩感知残差编码系统,可以有效避免对于编码端视频帧间冗余图像块的计算开销。并且针对时变的信道状态,采用了一种基于信道状态的采样速率自适应选择方案,通过为不同的信道状态匹配相应的采样速率以调节编码端的传输速率,可以有效避免因信道质量低下而导致的链路拥塞或者传输中断问题。对于云端解码系统,结合云端服务器计算能力强、缓存空间丰富的特点,论文提出了一种新的基于多参考帧局部二次重构的非关键帧重构系统,极大地提高了非关键帧的重构质量,抑制了图像组中非关键帧重构质量的波动问题。
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 压缩感知多媒体通信研究现状
1.2.1 压缩感知图像编解码系统
1.2.2 压缩感知视频编解码系统
1.3 课题来源及主要贡献
1.4 论文章节安排
第二章 压缩感知技术介绍
2.1 压缩感知基本理论
2.1.1 压缩感知采样
2.1.2 压缩感知重构
2.2 经典的压缩感知多媒体通信系统
2.2.1 DISCOS系统与分布式块编码
2.2.2 DCVS系统与多假设
2.3 本章总结
第三章 基于多级残差重构的压缩感知图像编解码系统
3.1 压缩感知图像编解码系统
3.2 基于多级残差重构的CS图像重构算法
3.2.1 面向原始输入图像的初级重构
3.2.2 面向残差图像的初始残差重构
3.2.3 面向残差图像的二级残差重构
3.3 实验结果
3.3.1 各重构阶段重构性能对比
3.3.2 整体重构性能对比
3.3.3 时间复杂度对比
3.4 本章总结
第四章 基于改进的重构系统的分布式视频压缩感知系统
4.1 视频压缩感知重构
4.2 改进的分布式视频压缩感知重构系统
4.2.1 联合全差分与多假设的关键帧二次重构系统
4.2.2 基于位置的多参考帧交叉重构
4.2.3 自适应多假设权重估计模型
4.3 实验结果
4.3.1 新迭代终止判决的全差分重构性能
4.3.2 基于位置交叉重构的非关键帧重构性能
4.3.3 整体系统性能对比
4.4 本章总结
第五章 基于压缩感知的端到云视频编解码系统
5.1 面向终端到云的视频传输
5.2 端到云压缩感知视频编解码系统
5.2.1 基于跳跃块的压缩感知残差编码
5.2.2 基于信道状态的自适应采样速率调整
5.2.3 基于局部二次重构的非关键帧交叉重构
5.3 实验结果
5.3.1 自适应残差编码系统性能对比
5.3.2 非关键帧重构质量对比
5.3.3 系统整体性能对比
5.4 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 文章总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介
参考文献
[1]Iterative Reweighted Tikhonov-Regularized Multihypothesis Prediction Scheme for Distributed Compressive Video Sensing[J] . Can Chen,Chao Zhou,Pengyuan Liu,Dengyin Zhang. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology . 2020 (1)
[2]A multi-level residual reconstruction based image compressed sensing recovery scheme[J] . Shuai Zheng,Jian Chen,Yonghong Kuo. Multimedia Tools and Applications . 2019 (17)
[3]A Low Complexity Compressed Sensing-Based Codec for Consumer Depth Video Sensors.[J] . Shengwei Wang,Li Yu 0003,Sen Xiang. IEEE Trans. Consumer Electronics . 2019 (4)
[4]Distributed compressed video sensing based on key frame secondary reconstruction[J] . Jian Chen,Fei Xue,Yonghong Kuo. Multimedia Tools and Applications . 2018 (12)
[5]A Systematic Review of Compressive Sensing: Concepts, Implementations and Applications.[J] . Meenu Rani,S. B. Dhok,R. B. Deshmukh. IEEE Access . 2018
[6]A Survey on Nonconvex Regularization-Based Sparse and Low-Rank Recovery in Signal Processing, Statistics, and Machine Learning[J] . Wen Fei,Chu Lei,Liu Peilin,Qiu Robert C.. IEEE Access . 2018
[7]Iterative Weighted Recovery for Block-Based Compressive Sensing of Image/Video at a Low Subrate[J] . Dinh Khanh Quoc,Jeon Byeungwoo. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology . 2017 (11)
[8]Joint Channel Estimation and Impulsive Noise Mitigation in Underwater Acoustic OFDM Communication Systems[J] . Chen Peng,Rong Yue,Nordholm Sven,He Zhiqiang,Duncan Alexander J.. IEEE Transactions on Wireless Communications . 2017 (9)
[9]Distributed compressed video sensing based on the optimization of hypothesis set update technique[J] . Jian Chen,Ning Wang,Fei Xue,Yatian Gao. Multimedia Tools and Applications . 2017 (14)
[10]Physical-layer security in Internet of Things based on compressed sensing and frequency selection[J] . Ning Wang,Ting Jiang,Weiwei Li,Shichao Lv. IET Communications . 2017 (9)
多媒体技术博士论文范文参考
多媒体技术博士论文范文模板三：无线多媒体通信的跨层优化技术研究
随着通信技术的飞速发展和无线网络的广泛部署,移动设备的视频播放量持续增长,无线多媒体传输技术也逐渐成为研究热点。然而,传统无线视频传输框架的不足之处愈发明显。主要是因为其视频源编码层和信道编码层是分离的,且被证明仅在点对点通信中是最优的,无法有效地为多用户分配资源并保证视频传输质量。为解决该问题,非编码无线视频传输框架被提出来,对传输过程的信源编码和信道编码进行跨层联合优化,利用线性信号处理方法,为用户提供与其信道状况成正比的视频接收质量。同时,这里也考虑了非正交多址技术在视频传输系统中的应用,通过多用户信号复用和资源联合分配,来增强系统性能。现有的工作在对无线多媒体通信的跨层优化技术研究上已经取得了一定进展,但依然存在不足之处。首先,无线信道在实际传输场景下是时刻波动的,导致用户视频接收质量不佳。其次,多用户通常处于不同的信道状态且存在对传输资源的竞争,导致其资源分配问题复杂度高,很难得出最优方案,尤其是当给视频传输系统引入了非正交多址技术。因此,设计新型非编码视频传输框架和多用户资源分配方法,对信源编码层和信道编码层进行跨层联合优化,增强资源利用效率,是提升无线多媒体通信系统性能的关键环节。本文围绕无线多媒体通信的跨层优化涉及的相关理论与方法,进行了问题分析、方法研究、仿真实验等系统性工作,旨在突破现有技术水平限制,实现高质量的无线视频传输。主要包括如下研究内容。（1）提出了一个基于多时隙的非编码视频传输框架,利用时间和频率的多样性,实现了多时隙传输资源的优化分配,提高了用户的视频接收质量。（2）提出了一个非编码多用户视频传输框架,利用多用户视频内容和其信道状况的多样性,实现了多用户资源的合理分配,提高了用户的均方误差性能。（3）提出了一个基于非正交多址技术的非编码多用户视频传输框架,解决了多用户的数据复用和资源联合优化分配问题,实现了较优的多用户视频传输性能。（4）提出了一个用于非正交多址系统的回合制深度强化学习策略,解决了该系统中高复杂度的多用户资源联合分配问题,实现了接近理论最优的系统性能。
摘要
abstract
缩略词表
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 非编码视频传输
1.2.2 多用户视频传输
1.2.3 非正交多址系统中的资源分配方法
1.3 本文的主要工作
第二章 基于时间和频率多样性的高质量线性视频传输框架
2.1 引言
2.2 传输框架模型
2.3 问题建模
2.4 多时隙资源联合分配方法
2.4.1 最优功率分配方法
2.4.2 信道分配方法
2.4.3 元数据分析
2.5 仿真结果
2.5.1 仿真参数设置
2.5.2 性能分析
2.5.3 不同方案性能对比
2.6 本章小结
第三章 基于信道和功率优化的多用户线性视频传输框架
3.1 引言
3.2 传输框架模型及问题建模
3.2.1 非编码多用户视频传输框架模型
3.2.2 问题建模
3.3 多用户动态信道分配算法
3.3.1 系数块内能量扩散
3.3.2 系数块间能量混叠
3.4 多用户功率分配算法
3.5 仿真结果与分析
3.5.1 仿真参数设置
3.5.2 性能对比
3.6 本章小结
第四章 非正交多址系统中多用户线性视频传输策略
4.1 引言
4.2 传输框架模型
4.3 问题建模
4.4 信道和功率联合分配算法
4.4.1 多用户功率分配算法
4.4.2 低复杂度多用户信道分配算法
4.5 仿真结果与分析
4.5.1 仿真参数设置
4.5.2 性能对比
4.6 本章小结
第五章 非正交多址系统中基于深度强化学习的资源分配策略
5.1 引言
5.2 系统模型
5.3 问题建模
5.4 最优功率分配方法
5.5 基于深度强化学习的信道分配算法
5.5.1 信道分配问题建模
5.5.2 深度强化学习问题建模
5.5.3 基于注意力机制的神经网络
5.5.4 训练算法
5.5.5 复杂度分析
5.6 仿真结果与分析
5.6.1 仿真参数设置
5.6.2 性能对比
5.6.3 参数分析
5.7 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录A 第二章公式证明
A.1 引理2.1 的证明
A.2 定理2.5 的证明
附录B 第三章公式证明
B.1 引理3.1 的证明
附录C 第四章公式证明
C.1 引理4.1 的证明
攻读博士学位期间取得的成果
[1]非理想连续干扰消除下非正交多址接入上行传输系统性能分析[J]. 王夕予,许晓明,陈亚军. 电子与信息学报. 2019(12)
[2]嵌入式多通道无线视频传输的码率自适应算法[J]. 罗际炜,瞿涛,邓徳祥. 计算机应用. 2020(04)
[3]基于低密度叠加编码调制的新型上行非正交多址接入方案[J]. 蒋成鑫,吴湛击. 北京邮电大学学报. 2018(03)
[4]优化H.264编码及其在窄带实时视频系统中的应用[J]. 胡岸林,张鑫,石燕志. 电脑知识与技术. 2017(20)
[5]信道编码技术新进展[J]. 白宝明,孙成,陈佩瑶,张冀. 无线电通信技术. 2016(06)
[6]面向5G的非正交多址接入技术的比较[J]. 张长青. 电信网技术. 2015(11)
[7]基于H.264的视频数据传输及解码技术研究与设计[J]. 杨军. 信息通信. 2015(07)
[8]面向5G的非正交多址接入技术[J]. 毕奇,梁林,杨姗,陈鹏. 电信科学. 2015(05)
[9]基于H.264编码的视频无线传输仿真研究[J]. 谌云莉,张健. 电子技术与软件工程. 2014(02)
[10]基于无线网络环境移动流媒体码率自适应研究[J]. 李英壮,吴志伟,李先毅. 微型机与应用. 2013(06)
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