抵抗新型去同步攻击的鲁棒数字水印技术研究

Robustness means the resistibility of watermarking to all the intentional and accidental attacks, which is the bottleneck of watermarking technology. Through common signal processing attacks and global desynchronization attacks (DA) two stages of watermarking attack, the new DAs (including local DA, content-aware image editing attack, and view-point transformation of 3D technology) are new challenge for robust watermarking technology. This project will use some advanced technology (e.g. local invariant feature extraction, pattern classification, and 3D video processing) and human visual attention model to research and propose robust watermarking schemes for resisting new DAs. The research contents of this project including three topics. 1) Watermarking technology resisting local DA. Propose a watermarking resynchronization scheme based on constructing local invariant feature descriptor and advanced tools of pattern classification. 2） Watermarking technology resisting content-aware image editing DA. According to the visual attention model of human, design schemes of saliency computing and unsupervised image segmentation, and research the watermarking scheme based on different semantics regions of image. 3) Watermarking technology resisting view-point transformation DA. According to the principles of free view-pint video and stereoscopic video, propose robust watermarking scheme. This work will solve the problem of robustness against new Das for the digital watermarking. It has important value in theory and application.

数字水印的鲁棒性指抵抗各种攻击的能力，是制约水印技术的主要瓶颈。对水印的攻击经历了一般信号处理攻击和全局去同步攻击两个阶段。现今，局部去同步攻击、内容感知图像编辑以及3D技术中的视点变换等新型攻击是对水印鲁棒性的全新挑战。本课题将借助局部不变特征提取、模式分类、3D视频处理等先进技术，结合人类视觉注意力模型，研究抵抗新型去同步攻击的鲁棒性水印的理伦和方法。具体研究内容包括：1）抵抗局部去同步攻击的鲁棒水印技术。构造局部几何不变特征描述、利用先进模式分类工具设计水印重同步方案。2）抵抗内容感知编辑攻击的鲁棒水印技术。根据视觉注意力模型，设计图像显著性计算和无监督分割算法，研究基于图像语义区域的水印算法。3）抵抗视点变换攻击的水印技术。分别根据3D视频中自由视点和立体视频技术中视点变换原理设计鲁棒水印方案。本课题的研究将会解决数字水印对新型去同步攻击的鲁棒性问题，具有重要的学术和应用价值。

数字水印的鲁棒性指抵抗各种攻击的能力，是水印技术的主要瓶颈。对水印的攻击经历了一般信号处理攻击和全局去同步攻击两个阶段。现今，随着智能图像处理技术的不断提高，也出现了一些新型的去同步攻击技术，对水印的攻击技术已经进入第三个阶段。这些新型的去同步攻击主要包括：局部去同步攻击、智能的图像内容感知编辑攻击以及3D技术中的视点变换攻击等。本项目研究了抵抗局部去同步攻击的鲁棒水印技术、抵抗内容感知编辑攻击的鲁棒水印技术和抵抗视点变换攻击的水印技术。进一步完善了图像内容安全的理论和技术，形成的关键技术可以被应用到版权保护和追踪、防伪、内容真实性认证、拷贝控制、广播监视、标记和索引、泄密追踪、敏感图像溯源等方面。课题组按计划完成了抵抗新型去同步攻击的鲁棒数字水印技术的主要研究工作，具体包括三个方面的工作：①研究了抵抗视点变换去同步攻击的鲁棒水印技术，②研究了图像显著性区域检测模型、显著性目标提取算法，并基于这些算法研究了抵抗内容感知图像编辑攻击的鲁棒水印技术，③研究了基于局部超像素排序的抵抗局部去同步攻击的鲁棒水印技术。课题组提出了局部超像素特征不变排序算法、基于单幅图像自顶向下和自底向上特征融合的显著区域检测模型、桶形畸变二阶参数估计算法等关键技术，并结合人类视觉注意力模型，提出了抵抗局部去同步攻击、智能的图像内容感知编辑攻击以及3D技术中的视点变换攻击等新型去同步攻击的鲁棒水印技术，进一步完善了抵抗新型去同步攻击的鲁棒性水印的理论与技术。课题组已发表论文19篇，其中SCI论文6篇，包括本研究领域的重要学术期刊IEEE Transactions on Image Processing、IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology等。申请国家发明专利4项，其中2项已获授权。