支持所有权认证的图像模糊去重方法研究

摘要

在云存储时代，大量用户将自己的数据存储在云服务器上，该存储模式会产生大量的冗余数据。去除冗余数据的一个有效方法是重复数据删除技术，该技术可以实现在服务器上仅存储重复数据的唯一副本，从而节省存储空间和网络带宽。近年来研究人员提出了许多针对文本文件的客户端重复数据删除方法。 由于图像具有数量大、冗余多的特点，因此有必要对图像进行重复数据删除。但是，大多数现有的针对文本文件的重复数据删除方法不适用于图像重复数据删除问题。基于客户端的图像重复数据删除面临着许多新挑战。首先，图像重复数据删除需要支持模糊重复检测，但是，大多数现有的文本文件重复数据删除方法使用文件哈希值精确地检查重复数据，此类方法无法应对模糊重复检测的新挑战。其次，图像重复数据删除需要支持相似图像的所有权认证，但是，现有的重复数据删除相关文献皆未曾考虑相似图像的所有权认证问题。最后，图像重复数据删除需要评价和比较图像质量，然而，所有基于客户端的图像重复数据删除研究都没有涉及图像质量评价这一问题。针对上述挑战，本文提出了一种支持所有权认证的客户端图像模糊去重方法。 本文提出的方案分为重复检测、所有权认证和质量比较三个阶段。在重复检测阶段，重复数据删除系统需要对相似图像进行模糊的重复检测。基于离散余弦变换的感知哈希算法对图像具有较高的辨别能力，但是，采用该算法在去重场景中进行重复检测的准确性还不够高。因此，本文基于离散余弦变换思想设计了高准确度感知哈希算法，以满足图像模糊重复检测的高准确性要求。在所有权认证阶段，系统需要进行相似图像的所有权认证，现有的重复数据删除研究中未曾涉及该问题。因此，本文首次提出了基于感知哈希的所有权认证协议，以保证只有真正拥有图像的客户端才能安全地进行重复数据删除。在质量比较阶段，系统需要对客户端和服务器各自拥有的两幅图像进行质量评价和比较，由于重复数据删除是基于客户端的，该方案需要一个无参考质量评价方法。因此，本文设计了支持失真鉴别的无参考图像质量评价方法，以完成图像质量的评价和比较。 安全性分析结果表明，本文提出的新方案能达到可证明安全的安全强度。同时，大量仿真测试结果表明，新方案可以准确地进行相似性检测，还可以对多种失真类型的图像进行质量评价和比较，满足新的技术挑战。另外，性能测试结果表明，新方案的时间开销较小，能快速高效地进行重复数据删除，节省大量存储空间和网络带宽。

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摘要

ABSTRACT

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究目标

1.4 论文结构

第二章 相关技术概述

2.1 重复数据删除技术

2.2 所有权认证协议

2.3 图像感知哈希算法

2.4 图像质量评价方法

2.5 本章小结

第三章 支持所有权认证的图像模糊去重方案设计

3.1 系统模型与攻击者模型

3.1.1 系统模型

3.1.2 攻击者模型

3.2 CIFD方案设计思路

3.2.1 重复检测子方案

3.2.2 所有权认证子方案

3.2.3 质量比较子方案

3.3 CIFD方案实施过程

3.3.1 初始上传

3.3.2 后续上传

3.4 本章小结

第四章 CIFD方案安全性分析

4.1 CIFD方案安全性理论分析

4.2 CIFD方案安全性证明

4.3 本章小结

第五章 CIFD方案性能测试与分析

5.1 测试环境与测试方案

5.2 CIFD方案与SPSD方案对比分析

5.2.1 重复检测阶段

5.2.2 所有权认证阶段

5.2.3 质量比较阶段

5.3 CIFD方案与传统文本文件去重方案对比分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

3.1 发表学术论文

3.2 申请（授权）专利

3.3 参与科研项目及获奖