NOWA：基于零空间光水印的隐形捕获指纹与篡改定位
密码学与安全
2026-03-25 v3 图像与视频处理
摘要
确保数字图像的真实性与所有权正日益受到挑战，因为现代编辑工具使得制造高度逼真的伪造图像成为可能。现有图像保护系统主要依赖数字水印，但该方法易受到高级数字攻击的影响。为此提出一种混合光学-数字框架，在图像形成过程中引入物理身份验证线索，并通过学习重建过程保留这些线索。在光学层面，相机光圈中的相位掩模产生一种零空间光水印（Null-space Optical Watermark, NOWA），其位于成像算子的零空间中，因此在捕获的图像中保持不可见。随后，零空间网络（Null-Space Network, NSN）执行测量一致的重建，生成高质量的受保护图像，同时保留NOWA签名。该设计通过将图像投射到相机的零空间中并检测像素级不一致性，实现篡改定位。我们的设计保持感知质量，抵抗压缩等常见退化，并建立结构性安全不对称性：在没有访问NOWA签名的光学参数或NSN参数的情况下， adversaries 无法伪造NOWA签名。通过仿真和原型相机的实验，证明该方法在图像质量保留和篡改定位精度方面，相较于基于状态的学习身份验证方法，性能具有竞争力。
引用
@article{arxiv.2512.22501,
title = {NOWA: Null-space Optical Watermark for Invisible Capture Fingerprinting and Tamper Localization},
author = {Edwin Vargas and Jhon Lopez and Henry Arguello and Ashok Veeraraghavan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.22501},
year = {2026}
}