子空间安全的扩频水印方法研究

Digital watermarking is proposed for the copyright protection and secure distribution of visual media, and has become the core of Cyberspace security. As the most important development direction of digital watermarking, spread spectrum watermarking (SS) can significantly improve the robustness and security performance by using the secret carriers and anti-interference characteristics of spread spectrum communication. However, with the development of blind source separation attack, SS faces the serious threat that the embedding subspace is estimated. Therefore, how to design a robust SS algorithm with subspace security is the key. This proposal focuses on the key problem of "subspace security", firstly studies the theory of subspace security level, and defines a family of embedding functions with subspace security; then, in order to further improve the robustness performance, studies the embedding distortion minimization methods under the subspace security measure by using optimal mass transport; finally, by analyzing the characteristics of visual media content, studies the cover signal extraction and embedding parameter optimization, so as to realize the effective application of subspace secure SS embedding into visual media, and designs the secure distribution scheme of visual media based on joint RC4 encryption and SS embedding. As a result, the proposal will provide an important reference for the design of the secure and reliable copyright protection and distribution of video media.

数字水印能提供可视媒体版权保护及分发安全能力，已成为实现网络空间安全的核心内容。作为数字水印的重点发展方向，扩频水印利用扩频通信技术的高机密、高抗干扰特性能显著提高水印的鲁棒和安全性能。然而，随着盲源分离攻击技术的发展，扩频水印面临严重的水印子空间被攻破的安全性威胁。因此，如何设计具有子空间安全的鲁棒扩频水印算法至关重要。本项目着眼于“子空间安全”这一关键问题，首先研究子空间安全分级理论，并定义一类具有子空间安全的扩频嵌入函数族；然后，为进一步提高水印的鲁棒性，研究利用最优传输理论在保子空间安全测度下极小化嵌入失真的方法；最后，通过分析可视媒体内容特性，研究水印载体信号提取和嵌入参数优化方案，从而实现子空间安全的扩频嵌入在可视媒体中的有效应用，并设计联合RC4加密和扩频嵌入的可视媒体安全分发方案。项目的研究为设计安全可靠的可视媒体版权保护及分发技术提供重要借鉴。

数字水印能提供可视媒体版权保护及分发安全能力，已成为实现网络空间安全的核心内容。作为数字水印的重点发展方向，扩频水印利用扩频通信技术的高机密、高抗干扰特性能显著提高水印的鲁棒和安全性能。然而，随着盲源分离攻击技术的发展，扩频水印面临严重的水印子空间被攻破的安全性威胁。因此，如何设计具有子空间安全的鲁棒扩频水印算法至关重要。本项目着眼于“子空间安全”这一关键问题，提出了子空间安全分级理论，并定义了一类具有子空间安全的扩频嵌入函数族；提出了利用Hungarian算法在保密钥安全测度下极小化嵌入失真的方法；提出了多项性能优越的可视媒体质量评估算法。为数字媒体产业的良性健康发展提供的重要技术支撑。具体成果如下：.在基础理论与方法方面：扩展了扩频水印安全分级理论，提出了一系列新的密钥安全扩频水印和数字媒体信息处理方法。.在关键技术方面：提出了特定条件下的安全水印优化技术，并给出了理论性能的分析。.学术论文方面：在国内外重要学术期刊和会议上发表论文22篇，其中国际权威期刊论文8篇。.成果转化方面：授权中国国家发明专利4项。培养了研究生4名。