流媒体感知信息安全理论及关键问题研究

流媒体技术飞速发展面临不可回避的安全性问题，现有数据和媒体安全理论及技术对解决流媒体安全问题存在很大局限性。本项目以系统论与信息论的观点，从流媒体的感知属性入手，揭示流媒体系统的感知信息处理本质；研究数字媒体及流媒体感知信息量的度量问题；探讨基于感知层面的流媒体定义；研究流媒体处理过程中感知信息安全问题及其安全性保护措施，增强流媒体码流在生成、传输和发布链条中的安全性、可控性和透明性；构建流媒体感知信息安全的理论框架；研究流媒体感知失真、编码码率和感知信息安全对立统一关系, 实现高效安全码流的无缝传输及处理；搭建安全流媒体编解码的整体性能优化联合框架演示系统。本项目研究的目的在于推动流媒体及其安全机制的研究，为进一步深入的理论研究奠定基础；丰富流媒体及信息安全理论，开辟流媒体编解码及安全性保护的新模式；解决流媒体系统应用中面临的安全性瓶颈，促进流媒体技术及产业的健康持续发展。

现有流媒体码流在安全性上的缺陷使得流媒体技术在发展和应用过程中暴露出大量安全问题，其中包括流媒体码流缺乏保密性、流媒体码流缺乏可认证性、流媒体系统的版权管理机制尚不健全。现有理论和技术在解决流媒体安全问题时还存在诸多局限性和难点。1）缺乏流媒体明确定义及其信息处理机制的理论模型；2）流媒体编码及安全评价体系的不健全；3）数据安全理论与技术的局限性；4）媒体安全技术跟不上网络环境快速发展的步伐；5）流媒体编码与安全机制之间的独立性和对立性。在云计算和移动设备日益普及的情况下，流媒体感知信息安全问题亟待进一步拓展和深化，本项目对于信息技术的健康发展和社会安全稳定具有极其重要的意义。本项目主要成果如下：.1.在视觉感知方面，基于视觉注意力机制、视觉掩蔽效应和拓扑知觉理论，提出了多种视觉感知可计算模型；在音频感知方面，建立了基于信息论的音频感知哈希模型，并将其应用于音频感知算法建模。.2.针对本课题增强流媒体码流的可认证性和内容可识别性的研究目标，提出了流媒体认证三方模型，明确主动认证和被动认证的定位和功能。在主动认证方面，给出了感知哈希的数学定义、性质及普适性技术框架；综合全局和局部特征，提出了新的流媒体感知哈希构造，可对多种篡改进行准确定位和定性。在被动认证方面，提出了多种针对同幅图像及异幅图像的篡改检测算法。.3.针对流媒体系统缺少安全加密保护，以及缺少面向不同应用场景的加密方法的问题，研究了高效媒体加密算法和抗传输失真攻击的流媒体加密算法，提出了低负荷流媒体加密的透明算法，有效增强了流媒体码流的保密性，提升了流媒体加密的透明性。基于视觉感知的隐蔽效应，结合隐写、修复及合成技术构建了图像伪装系统。.4.在流媒体版权保护的研究中，提出了基于语义和利用感知不变特征的流媒体水印同步技术，可应对强力攻击，从而实现了高度鲁棒的音频水印，对抗恶劣传输环境。.5. 建立了流媒体感知信息安全保护性能自动测试平台，为理论研究和关键技术的验证提供支持。