Sécurité et compression de l’information multimédia
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Date
2016-01-07
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Abstract
Abstract (English) :
The multimedia information occupies an essential place in our daily life with a booming success in current digital technology markets. The video is one of the most used multimedia information, and it is found in many different applications on/offline such as video conference, VOD (video on demand) and in social networks such as streaming. Secure communication deploying digital video requires passing by pioneer steps such as compression (or source coding) to reduce the amount of transmitted information, coding to combat transmission errors, and protection of communicated information by security measures such as digital signature, steganography, watermarking and cryptography by encryption approach.
HEVC (High Efficiency Video Coding) is the latest video coding standard. It provides a hybrid coding architecture allowing the compression of high definition videos. Indeed, this standard is expected to be the future codec of Ultra HD era. As the video HEVC represents the result of a compression of large amount of visual data, maintaining the compressed bitstream size is unavoidable in the design of a crypto-compression system for the protection of HEVC videos. And this can be achieved by the inclusion of encryption module during CABAC (Context-adaptive binary arithmetic coding) which is the only entropy coder used by HEVC.
In this PhD thesis, we proposed two selective encryption approaches for HEVC videos, where we encrypted syntax elements related to quantized frequency coefficients. In our first approach, Golomb-Rice codes recently introduced into HEVC and signs of non-zero coefficients are protected. While in the second approach, we selected all codes used for coding non-zero coefficients with signs for encryption in a context well-defined. The two proposed approaches generate a compliant encrypted HEVC bitstream with a same size as the original bitstream. Consequently, the contributions presented in this thesis are indeed a first step towards the security of the HEVC standard.
Résumé (Français) :
L’information multimédia occupe une place incontournable dans notre vie quotidienne avec un succès florissant et incontestable dans les marchés actuels de la technologie numérique. La vidéo est l’une des informations multimédias les plus utilisées. On la trouve dans des applications très variés en ou hors ligne comme la vidéo conférence, VOD (vidéo à la demande), et dans les réseaux sociaux comme celles de streaming. Une communication sûre déployant la vidéo numérique nécessite le passage par des étapes pionnières comme la compression (ou le codage de source) pour réduire la quantité transmise et d’extraire l’information pertinente à transporter, le codage pour combattre les erreurs de transmission et la protection de l’information par des mesures de sécurité logicielle et/ou matérielle comme la signature numérique, la stéganographie, le tatouage numérique, et la cryptographie par des approche de chiffrement.
HEVC (High Efficiency Video Coding) est la dernière norme de codage vidéo. Elle apporte une architecture hybride de codage permettant ainsi la compression de vidéos à haute définition. En effet, cette norme est attendue à être le futur codec de l’ère Ultra HD. Comme la vidéo HEVC représente le résultat d’une compression de grande quantité de données visuelles, le maintien de la taille de flux binaire compressé s’avère inévitable lors de la conception d’un système de crypto-compression pour la protection de vidéos HEVC. Et ceci pourra être atteint par l’inclusion de module de chiffrement durant CABAC (Context-adaptive binary arithmetic coding) qui est le seul codeur entropique utilisé depuis HEVC.
Dans cette thèse, nous avons proposé deux approches de chiffrement sélectif pour les vidéos HEVC, où nous avons chiffré des éléments syntaxiques relatives aux coefficients fréquentiels quantifiés. Dans notre première approche, les codes de Golomb-Rice récemment introduits dans HEVC et les signes de coefficients non-nuls sont protégés. Alors dans la deuxième approche, nous avons choisi tous les codes utilisés pour le codage de coefficients non-nuls avec ses signes pour le chiffrement dans un contexte bien étudié. Les deux approches proposées génèrent des flux binaires HEVC cryptés conformes à la norme de codage avec une taille identique aux flux binaires clairs. En conséquence, les contributions présentées dans cette thèse constituent en effet un premier pas vers la sécurité de la norme HEVC.
Description
Doctorat en Sciences
