基于变分贝叶斯框架的抗去同步攻击数字水印系统研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61272432
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0206.信息安全
  • 结题年份:
    2013
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2013-12-31

项目摘要

As the bottleneck of digital watermarking, desynchronization attack and security attack are recognized as the most challenging problem. The well known exhaustive searching, invariance domain and data-aided schemes are not optimal in the sense of universal decoding, which may also leave security holes in the system.The high computational complexity of the joint estimation and decoding coupled with its inability in model selection prevent its practical usage. We base our research of this problem on the framework of variational Bayesian inference. When combined with code-aided joint estimation and decoding, this framework can provide us low complexity universal decoder. The security level of this framework will also be explored. In the first step, we explore the condition of optimality for joint estimation and decoding when the parameter space is continuous under the framework of Bayesian learning. Then under the framework of variational Bayes, we design low complexity iterative estimation and decoding algorithm based on graphical models and junction tree. We will also analyze the theoretical performance of joint estimation and decoding. The new algorithm will be tested and compared to the invariance domain method and the method based on EM algorithm. Finally, we will explore the theoretical security of this framework and construct practical attacking algorithms, based on which we can improve our algorithm. Hopefully we may obtain low complexity realization of the optimal universal watermark decoder for specific desynchronization models and disclose its performance in terms of estimation, decoding and security. Our research may promote the application of watermarking in copyright protection and authentication. This research may also benefit the development of communication systems with unknown channel statistic, for example, wireless communication of high speed vehicles.
去同步攻击和针对水印密钥的安全性攻击是数字水印的技术瓶颈,为水印研究领域公认的最具挑战性的难点。常见的穷举、不变域、数据辅助方案都不具有通用解码意义上的最优性,且带来安全问题;联合估计解码计算复杂性高且无法确定攻击模型的阶。本课题提出在贝叶斯学习框架下,基于变分贝叶斯推理,采用编码辅助方法,联合进行去同步攻击参数估计和水印解码,以获得高效的抗去同步攻击水印解码算法,并探明该类结构的安全机制。首先从通用解码角度探索贝叶斯学习框架下联合估计解码的最优性条件;然后以变分贝叶斯为工具,研究图上的低复杂度迭代解码算法,对攻击估计性能和解码性能作理论分析;最后,探求上述框架的理论安全性,构建攻击算法,据此改进安全性能。通过本研究,可望获得针对特定攻击模型的低复杂度通用水印解码器,在理论上揭示其攻击估计、解码和安全性能。将促进数字水印在版权保护、身份认证等领域的应用,推动未知信道特性下通信领域的发展。

结项摘要

在针对水印系统的攻击中,去同步攻击具有攻击效果强、引起的感知失真小以及对抗困难的特点,是近年来水印技术发展的绊脚石。本项研究从数字通信信道建模的角度研究这种具有未知参数攻击信道下的最优嵌入、信道估计和解码问题。主要考虑了幅度缩放和滤波这两种攻击信道模型。针对该问题我们研究了如下内容:1)针对幅度缩放参数估计和水印符号解码精度,研究提高精度的方法;2)降低上述高精度算法的计算复杂性的方法,探索建立因子图上的EM算法等变分优化算法;3)在最优Wiener滤波攻击情况下的水印嵌入策略。通过一年的研究,获得了如下结果:1)针对研究内容一,获得了以LDPC码辅助和因子图上消息传递为基础的编码辅助参数估计和解码算法,该算法的比特错误率比Moulin等人基于重复码的算法更接近脏纸代码香农限;2)在变分优化的框架下,获得了以因子图EM算法为基础的、相关分块衰落信道下的低复杂度估计解码算法;3)获得了在Wiener最优滤波攻击情况下,针对非宽平稳载体模型的最优谱条件。上述成果表明图模型上的变分贝叶斯方法在抗去同步攻击中具有优势,为下一步探究更复杂攻击模型下的变分贝叶斯算法提供了垫脚石。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
相关分块衰落信道下基于因子图EM算法的解码方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    颜斌;贾霞;王小明;郭银景;郝建军
  • 通讯作者:
    郝建军

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  • 作者:
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其他文献

Performance of Spread Spectrum Watermarking in Autoregressive Host Model Under Additive White Gaussian Noise Channel
加性高斯白噪声信道下自回归主机模型的扩频水印性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    Journal of Measurement Science and Instrumentation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    颜斌;王小明;郭银景
  • 通讯作者:
    郭银景
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    兰州大学学报 (自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白英;刘铮;颜斌
  • 通讯作者:
    颜斌
黑河中游绿洲农田土壤微量元素含量的空间分布特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    干旱区资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    南忠仁;王胜利;李程程;颜斌
  • 通讯作者:
    颜斌
基于景观结构和3S技术的干旱区绿洲生态风险分析——以高台县为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    干旱区资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王宁;颜斌;臧振峰;LI Chengcheng,NAN Zhongren,WANG Ruofan,WANG Ning,YAN Bin,ZANG
  • 通讯作者:
    LI Chengcheng,NAN Zhongren,WANG Ruofan,WANG Ning,YAN Bin,ZANG
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    干旱区资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    颜斌;南忠仁;王胜利
  • 通讯作者:
    王胜利

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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