Автореферат (1025520)
Текст из файла
На правах рукописиУДК 681.7Колесников Максим ВячеславовичОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВАДЛЯ СКРЫТОЙ МАРКИРОВКИРЕГИСТРИРУЕМЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексыАвтореферат диссертации на соисканиеученой степени кандидата технических наукМосква 20170Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Московский государственный техническийуниверситет имени Н.Э.
Баумана (национальный исследовательскийуниверситет)» на кафедре лазерных и оптико-электронных систем.Научный руководитель:Колючкин Василий Яковлевич,доктор технических наук, доцент,профессор кафедры лазерных и оптикоэлектронных системОфициальные оппоненты:Коротаев Валерий Викторович,доктор технических наук, профессор,заведующий кафедрой оптико-электронныхприборов и систем Университета ИТМОМитекин Виталий Анатольевич,кандидат технических наук, старший научныйсотрудник НИЛ-55 ФГАОУ ВО «Самарскийнациональный исследовательский университетимени академика С.П. Королева»Ведущая организация:ФГАОУ ВО «Национальныйисследовательский ядерный университет«МИФИ»Защита диссертации состоится « » ноября 2017 года в 12:00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.19 в Московском государственномтехническом университете им.
Н.Э. Баумана по адресу: 105005, г. Москва, 2-аяБауманская ул., д. 5, стр. 1.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана и насайте www.bmstu.ru.Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатьюорганизации, просим направлять по адресу: 105005, г. Москва,2-ая Бауманская ул., д. 5, стр. 1, МГТУ им. Н.Э.
Баумана, ученому секретарюдиссертационного совета Д 212.141.19.Автореферат разослан «» сентября 2017 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.141.19кандидат физико-математических наукД.А. СемеренкоОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыВ настоящее время видеозаписи, полученные с цифровых телевизионныхкамер систем обеспечения безопасности, широко используются при проведенииследственных действий, криминалистических экспертиз, судебных процессов. Этоприводит к необходимости совершенствования методов, позволяющихподтвердить подлинность цифровых видеозаписей.
Процедура проверкиподлинности (аутентификации) видеозаписи включает в себя подтверждениеиспользования конкретного технического устройства для регистрациивидеозаписи, а также подтверждение отсутствия признаков монтажа ввидеозаписи. Для решения задачи аутентификации видеозаписи могутприменяться методы, основанные на анализе характеристик реализаций помех,содержащихся в кадрах видеозаписи. Недостаток указанных методов заключаетсяв малом числе аутентифицирующих признаков, которые могут быть утрачены врезультате воздействия процедур сжатия информации.С целью повышения достоверности аутентификации можно использоватьскрытую маркировку регистрируемых кадров видеозаписи. Под маркировкойпонимается процедура внедрения в кадры видеозаписи блока данных,содержащего аутентифицирующий код (АК).
Аутентичность маркированнойвидеозаписи может быть подтверждена путем сопоставления извлеченного изкадров видеозаписи АК с эталоном. Маркировка, предназначенная дляподтверждения аутентичности, должна быть скрытой и устойчивой к имитации.Под скрытностью понимается незаметность искажений, вызванных маркировкой,при визуальном наблюдении кадров видеозаписи. Для обеспечения скрытностимаркировки целесообразно использовать методы стеганографии. Процедуравнедрения АК с использованием методов стеганографии может быть реализованапрограммным путем или аппаратным.
Аппаратная реализация процедурывнедрения обеспечивает большую устойчивость к имитации маркировки.Маркировка с применением аппаратных средств может быть реализованалибо специальной обработкой цифрового сигнала в электронном трактеустройства регистрации видеозаписи, либо суммированием на этапе регистрацииосновного оптического сигнала, содержащего изображение пространствапредметов, с дополнительным оптическим сигналом (стеганограммой), впараметрах которого содержится АК. Реализация процедуры маркировки воптическом канале с использованием методов стеганографии обладаетследующими достоинствами: высокая степень устойчивости маркировки кимитации; возможность реализации для практически любых устройстврегистрации изображений без их существенных доработок.Разработке методов маркировки изображений посвящены работы Б. Явиди(B.
Javidi), Дж. Розена (J. Rosen), Н. Такаи (N. Takai), В.Г. Грибунина, В.И.Коржика, М.В. Смирнова и др. Исследования в данной области ведутся вУниверситете ИТМО, СПбГУТ им. М.А. Бонч-Бруевича, МОУ «Институтинженерной физики» и ряде других организаций. Представленные в печатипубликации содержат результаты исследований методов внедрения данных в1цифровые изображения путем их цифровой обработки, реализуемой с помощьюпрограммных средств.
Однако сведения об оптической реализации методоввнедрения данных в изображение в литературных источниках отсутствуют.Поэтому тема диссертации, посвящённая разработке аппаратно реализуемыхоптических методов маркировки регистрируемых изображений, являетсяактуальной.Цель диссертации заключается в разработке аппаратно реализуемыхоптических методов и оптико-электронных устройств для внедрения скрытого АКв регистрируемые изображения.Задачи диссертацииДля достижения поставленной цели в диссертации были сформулированы ирешены следующие задачи:1.Определены требования к системе, осуществляющей внедрение скрытогоАК в процессе регистрации оптического изображения;2.Разработаны оптические методы маркировки регистрируемых изображенийи принципы действия реализующих их оптико-электронных устройств;3.Исследована устойчивость разработанных оптических методов маркировкиизображений и кадров видеозаписей к воздействию методов сжатия JPEG иMPEG-4 соответственно, и определены условия, при которых сохраняетсяустойчивость;4.Разработана методика проектирования оптико-электронных устройств,обеспечивающих маркировку регистрируемых изображений;5.Методика проектирования апробирована при создании макетного образцаоптико-электронногоустройствамаркировкиизображений,проведеныэкспериментальные исследования процесса маркировки, подтвердившиеосновные теоретические положения диссертации.Методы исследованийПри решении поставленных задач использовались методы скалярной теориидифракции, оптической и цифровой обработки изображений, теории вероятностии математической статистики.Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем:– разработан оптический метод маркировки, названный спекл-методоммаркировки, заключающийся в наложении на регистрируемое изображение спеклструктуры, формируемой в дальней зоне дифракции, который обеспечиваетвнедрение АК во всем пространственно-частотном диапазоне регистрируемогоизображения;– разработан оптический метод маркировки, названный интерференционнымметодом маркировки, заключающийся в наложении на регистрируемоеизображение интерференционной структуры, формируемой в результатеинтерференции опорной и объектной волн в дальней зоне дифракции, которыйобеспечивает внедрение АК в требуемой области пространственных частотрегистрируемого изображения;– предложены новые функциональные схемы оптико-электронных устройств дляоптической маркировки регистрируемых изображений, принципы действия2которыхоснованынареализацииспекл-методамаркировкииинтерференционного метода маркировки с помощью фурье-преобразующегообъектива.Практическая ценность заключается в том, что разработанные оптическиеметоды маркировки регистрируемых изображений и оптико-электронныеустройства для их реализации позволяют получать видеозаписи, которые могутслужить доказательной базой в следственных и судебных органах РФ.Научные положения, выносимые на защиту1.Применение дополнительной пространственной псевдослучайной фазовоймодуляции оптической волны, имеющей бинарную модуляцию амплитуды илифазы, позволяет с предсказуемым уровнем аддитивных помех реконструироватьполе комплексных амплитуд этой волны по распределению интенсивности в зонеФраунгофера;2.Маркировка регистрируемых изображений путем наложения спеклструктуры в дальней зоне дифракции устойчива к воздействию сжатия постандарту JPEG, если размеры индивидуального спекла превышают два периодапространственной дискретизации;3.Применение пространственной фазовой модуляции оптической волны прикодировании битов аутентифицирующего кода обеспечивает большуювероятность обнаружения наличия аутентифицирующего кода по сравнению сиспользованием пространственной амплитудной модуляции.Достоверность результатов работы основана на корректном применениииспользуемых методов, а также на соответствии результатов математическогомоделирования и экспериментальных исследований.Реализация и внедрение результатовРезультаты диссертации использованы в ФГКУ «В/ч 34435», чтоподтверждается соответствующим актом.Апробация работыРезультаты проведенного исследования докладывались на VIII и IXмеждународных конференциях «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2008,2010 гг.), III конференции «Будущее оптики» (Санкт-Петербург, 2015 г.) ивсероссийской научно-технической конференции «Инновационные проекты воптико-электронном приборостроении» (Москва, 2016 г.).ПубликацииОсновные результаты диссертации изложены в 6 публикациях, в том числе, в2 научных статьях, опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.Структура и объём диссертацииДиссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов изаключения и списка литературы, содержащего 85 библиографических описанийцитируемых источников.
Диссертация изложена на 137 страницах, содержит 41рисунок и 4 таблицы.3СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность проблемы, решаемой в диссертации,сформулированы цель и задачи исследований, изложены основные положения,выносимые на защиту.В первой главе проведен анализ существующих стеганографическихалгоритмов и определены требования к системам, предназначенным длявнедрения скрытого АК в процессе регистрации оптического изображения.В общем случае для систем сокрытия данных наиболее важнымитехническими показателями являются: показатели устойчивости к возможнымискажениям и атакам, показатели незаметности наличия дополнительнойвнедренной информации в изображении и количество внедренной информации.Главной задачей при разработке стеганографического алгоритма, являетсяобеспечение компромисса между указанными показателями для конкретныхусловий использования системы сокрытия данных.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
