基于跨层优化资源分配的图像流认证方法

作者：易小伟^*; 马恒太; 赵险峰; 于海波; 郑昌文

来源：信息安全学报, 2018, 3(06): 103-116.

DOI：10.19363/j.cnki.cn10-1380/tn.2018.12.010

• 图像认证
• 丢包鲁棒性
• 可信质量
• 认证代价
• 信源信道联合编码

图像流认证的丢包鲁棒性问题是图像认证研究的难题之一。现有的流级认证算法通常是在信源-信道分离编码条件下针对某种特定的图像编码方式而设计的,在抵抗丢包能力方面具有很大的局限性。针对上述问题,提出一种丢包鲁棒的图像认证优化模型,并在此基础上提出了在信源-信道联合编码条件下实现信源-认证-信道码率的跨层优化资源分配(Cross-LayerOptimization Resource Allocation, CLORA)方法。首先以可信图像的端到端质量和认证代价为优化目标,结合基于图认证和基于前向纠错码(Forward Error Correction, FEC)认证方法,建立认证优化模型(Authentication Optimization Model, AOM),将图像认证的抗丢包优化问题等价成构造最优认证图(Optimal Authentication Graph, OAG)。然后利用图像码流的编码相关性和认证相关性,给出了求解OAG问题的等价条件,并在低计算复杂度下给出了构造OAG图的两个原子操作。最后提出了基于CLORA框架的认证优化方法。由于AOM模型仅利用码流的编码相关性信息,因而可以适用于不同的图像编码算法。JPEG2000码流的实验结果表明,在相同丢包率下本文算法的端到端可信质量比已有算法平均提高了1.6d B,能够获得更优的丢包鲁棒性和端到端率失真(Rate-Distortion, R-D)性能。

• 单位
  中国科学院信息工程研究所; 中国科学院软件研究所; 信息安全国家重点实验室; 中国科学院大学