Sicherheit für Bilddaten in Waveletdarstellung

Der vorliegende Projektantrag beschäftigt sich mit Verfahren der Multimedia Sicherheit. Gegenwärtig sind Wavelet-basierte Darstellungen und Speicherungen von visuellen Daten hochrelevant, da sie in 2 Standards (JPEG2000 und z.T. MPEG-4) und vielen proprietären Systemen verwendet werden. Zwei primäre Forschungsrichtungen sollen verfolgt werden: Bild- und Videoverschlüsselung und Watermarking. Im Bereich Verschlüsselungsverfahren für visuelle Daten liegt in der gegenwärtigen Forschung der Schwerpunkt (zu Unrecht) auf selektiver Verschlüsselung von MPEG Strömen und im Bereich Watermarking gibt es viele robuste Verfahren aber kaum solche, sie auch integrierte Sicherheitsfeastures aufweisen. Daher wird vorgeschlagen, die Auswirkungen zu untersuchen wenn man in Multimedia Security Anwendungen Wavelet spezifische Eigenschaften verwendet um die oben erwähnten Schwachpunkte bisheriger Forschungsresultate zu beseitigen.

Medien Sicherheit ist ein relativ neues Gebiet mit grosser Bedeutung im Bereich Copyrightschutz und Austausch bzw. Handel von multimedialen Daten. Hauptinteresse im projekt lag auf Wavelet-basierten Verfahren, Anwendungsbereiche die im Projekt betrachtet wurden sind digitale Wasserzeichen, Verschlüsselungsverfahren mit geringer Komplexität für visuelle Daten, sowie für robuste hashingverfahren für Bilddaten. Wavelet Tranformationen sind nicht eindeutig definiert (wie etwa die Fouriertransformation) und können auf verschiedenste Arten realisiert werden. Die Kernidee in diesem Projet war es diese Vielfalt zu nutzen um das Konzept von "geheimen Transformationen" oder auch "schlüsselabhängigen Tranformationen" in verschiedenen bereichen einzusetzen. Im detail wird dieses Konzept wie folgt eingesetzt: 1) Digitale Wasserzeichen: der genaue Wavelet Transformationstyp wird geheimgehalten und durch einen Schlüssel kontrolliert. Im Projekt konnte für eine bestimmte Klasse von digitalen Wasserzeichen ein erheblicher Sicherheitsgewinn gezeigt werden, insbesondere konnte unberechtigtes Wasserzeichen-Erkennen sowie unberechtigte Wasszeichen entfernen verhindert werden. 2) Verschlüsselung: der genaue Wavelet Transformationstyp der in einem Kompressionsverfahren benutzt wird (z.B. JPEG2000) wird geheimgehalten und durch einen Schlüssel kontrolliert. Im Projekt wurden Verschlüsselungsverfahren mit extrem geringem Rechenaufwand realisiert und getestet, die für mobile Geräte wie PDAs oder Handys mit geringer Rechenleistung geeignet sind. Dies wird erreicht durch eine Beschränkung des Verschlüsselungsvorgangs auf die Parameter die die tranformation definieren, der Rest der eigentlichen Bilddaten bleibt im Plaintext. Die Sicherheit dieser Verfahren hängt stark vom verwendeten Kompressionsverfahren ab. 3) Robuste Hashfunktionen: der genaue Wavelet Transformationstyp der in einem Hashingverfahren benutzt wird wird geheimgehalten und durch einen Schlüssel kontrolliert. Eine Verbesserung der Sicherheit konnte nur für Integritäts-fokussierte Hashingverfahren nachgewiesen werden, CBIR Verfahren sind durch ihre extrem hohe Robustheit schwer in ihrer Sicherheit zu verbessern. Zusätzlich zu den beschriebenen Themen wurde noch eine Vielzahl von verwandten Verfahren untersucht, wie z.B. bitstreambasierte JPEG2000 Verschlüsselung, multiple digitale Wasserzeichen, Anwendung von Permutationen in Wavelet-basierter Kompression, Verschlüsselung von skalierbarem MPEG und progressivem JPEG, und viele andere mehr.