數(shù)字指紋中的共謀攻擊優(yōu)化算法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的快速發(fā)展,特別是大量社交網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),使得互聯(lián)網(wǎng)上多媒體內(nèi)容的數(shù)量急劇增長。人們可以隨時(shí)隨地從互聯(lián)網(wǎng)上分享和獲得多媒體信息,這給人們帶來便利的同時(shí),也引起一系列社會(huì)問題:大量圖像和視頻被非法使用、盜版與傳播,導(dǎo)致知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛及用戶隱私信息泄露等諸多問題。如何保護(hù)網(wǎng)絡(luò)多媒體的數(shù)字版權(quán),防止版權(quán)作品的非法散布與傳播,是當(dāng)前亟待解決的問題。
　　數(shù)字指紋技術(shù)是解決這類問題的一種有效和極具潛力的技術(shù)。它通過向待分發(fā)的

2、多媒體作品中嵌入唯一性標(biāo)識(shí)(即指紋),實(shí)現(xiàn)從非法的可疑拷貝中追蹤到原始購買者的目的。然而,共謀攻擊是數(shù)字指紋系統(tǒng)面臨的主要威脅。在共謀攻擊中,多個(gè)共謀者通過合并各自的指紋樣本以便削弱或移除其中的數(shù)字指紋,從而達(dá)到逃避追蹤的目的。因此,研究新的共謀攻擊算法,對(duì)理解當(dāng)前的數(shù)字指紋技術(shù)所具有的缺陷以便找到正確的應(yīng)對(duì)方案具有重要意義。
　　首先,以經(jīng)典的數(shù)字指紋算法及常見的共謀攻擊算法為研究對(duì)象,在對(duì)數(shù)字指紋系統(tǒng)安全性分析的基礎(chǔ)上,建立了

3、一個(gè)通用的數(shù)字指紋安全分析與評(píng)測(cè)框架。在此框架之下,不僅可以對(duì)各種數(shù)字指紋算法的抗共謀攻擊能力進(jìn)行全面的分析與評(píng)測(cè),也可以對(duì)常見的共謀攻擊算法的攻擊性能進(jìn)行全面的比較和檢驗(yàn)。
　　然后,以共謀攻擊作為研究重點(diǎn),從三個(gè)不同的角度考慮,提出了三種新的共謀攻擊優(yōu)化算法。從共謀攻擊性能的兩個(gè)主要影響因素出發(fā),首先提出了一種迭代優(yōu)化共謀攻擊算法。此算法以Voronoi圖的幾何表示為指導(dǎo)思想,將迭代優(yōu)化的方法應(yīng)用于共謀攻擊。在每一次迭代中,利

4、用梯度攻擊算法得到接近于原始作品的多個(gè)估計(jì)樣本,經(jīng)過多次迭代最終得到?jīng)]有指紋且具有較高質(zhì)量的拷貝。然后,以四種經(jīng)典的數(shù)字指紋算法作為攻擊目標(biāo)對(duì)提出的迭代優(yōu)化共謀攻擊算法的攻擊性能和攻擊之后作品的視覺質(zhì)量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較與分析。最后,提出了基于幾何形變的指紋嵌入算法作為抵抗迭代優(yōu)化共謀攻擊的反制措施。
　　盡管迭代優(yōu)化共謀攻擊可以有效的移除作品中的指紋,但是也給攻擊者之后的作品帶來了較大的視覺失真。為了提高攻擊之后作品的視覺質(zhì)量,從數(shù)

5、字指紋的本質(zhì)出發(fā),提出了一種自適應(yīng)噪聲優(yōu)化共謀攻擊。由于數(shù)字指紋屬于數(shù)字水印的范疇,而數(shù)字水印系統(tǒng)可以看作是在不安全的信道中進(jìn)行可靠通信的系統(tǒng)。受通信信道中傳輸?shù)南⒁资茉肼暩蓴_的啟發(fā),首先從理論上分析了添加到指紋樣本中的不同能量的高斯噪聲對(duì)指紋檢測(cè)器的性能以及樣本視覺質(zhì)量的影響。然后,基于理論分析結(jié)果以及閉環(huán)反饋控制原理,提出了自適應(yīng)噪聲優(yōu)化共謀攻擊。此算法通過自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法不斷的向平均之后指紋作品中添加噪聲,直到獲得沒有指紋的

6、作品。最后,從實(shí)驗(yàn)上對(duì)提出的算法的性能進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　進(jìn)一步深入挖掘數(shù)字指紋的本質(zhì),嵌入在作品中的數(shù)字指紋實(shí)際上相當(dāng)于疊加在原始信號(hào)上的噪聲。從信號(hào)去噪的角度,提出了一種基于SVM的共謀攻擊優(yōu)化算法。首先,利用含有指紋和不含指紋的數(shù)字作品對(duì)基于SVM的分類器進(jìn)行訓(xùn)練,并獲得最優(yōu)的分類參數(shù)。然后,通過分類器計(jì)算利用不同小波包最優(yōu)基獲得的攻擊圖像到分類超平面的距離,從而選擇最優(yōu)的小波包最優(yōu)基對(duì)作品進(jìn)行去噪,從而實(shí)現(xiàn)移除嵌入在作品中的