Диссертация (1025521)
Текст из файла
2ОГЛАВЛЕНИЕСтр.СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ………………..………………5ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………6ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВНЕДРЕНИЯ СКРЫТЫХ ДАННЫХ ВИЗОБРАЖЕНИЕ…………………………………………………………….121.1. Основные элементы алгоритмов сокрытия данных ……………….121.2. Требования к алгоритмам сокрытия данных………………………161.3. Анализособенностейзрительноговосприятияизображенийчеловеком-оператором……………………………………………….211.4. Анализ особенностей цифрового видеопотока ……………………301.5. Обзор оптических методов маркировки изображений ……………34Выводы к главе 1……………………………………………………………40ГЛАВА 2.
РАЗРАБОТКА ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ МАРКИРОВКИРЕГИСТРИРУЕМЫХПРИМЕНЕНИИИЗОБРАЖЕНИЙ,ОСНОВАННЫХФУРЬЕ-ПРЕОБРАЗУЮЩИХНАОПТИЧЕСКИХСИСТЕМ……………………………………………………………………..422.1. Математическое описание процесса маркировки в оптическомканале системы регистрации ……………………………………..…2.2. Интерференционный метод маркировки …………..……………...42452.2.1. Интерференция с опорной плоской волной………………….462.2.2. Интерференция с опорной волной сложного вида…………….512.3. Методы формирования стеганограммы в виде спекл-структуры …562.3.1. Спекл-метод маркировки ………………………………………582.3.2.
Метод двойного случайного кодирования фазы ……………632.4. Алгоритмы фильтрации шумоподобного сигнала …………………672.3.1. Медианная фильтрация ………………………………………..672.3.1. Адаптивная локальная фильтрация…………………………...683Стр.2.5. Математическоеописаниедифракциинабинарномпсевдослучайном фазовом транспаранте в дальней зоне………...2.6. Сравнительныйанализспекл-метода69маркировкииинтерференционного метода маркировки ………………………….74Выводы к главе 2…………………………………………………………...75ГЛАВА3.ИССЛЕДОВАНИЕУСТОЙЧИВОСТИОПТИЧЕСКИХМЕТОДОВ МАРКИРОВКИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ МЕТОДОВ СЖАТИЯИЗОБРАЖЕНИЙ И ВИДЕОПОТОКОВ…………………………………..763.1.
Порядок задания битов аутентифицирующего кода на амплитуднофазовом транспаранте………………………………………………...763.2. Обоснование показателей качества ……………………………........803.3. Обоснованиепараметровпсевдослучайногофазовоготранспаранта…………………………………………………………..833.4. Реализация алгоритма извлечения аутентифицирующего кода…..863.4.1. Спекл-метод маркировки………………………………………873.4.2. Интерференционный метод маркировки……………………..893.5. Обоснование значения коэффициента использования фазовоготранспаранта…………………………………………………………...923.6.
Исследование устойчивости маркировки к воздействию сжатия постандарту JPEG………………………………………………………..973.7. Исследование устойчивости маркировки к воздействию сжатия постандарту MPEG-4…………………………………………………....1023.8. Процедуры анализа маркированных видеозаписей………………106Выводы к главе 3…………………………………………………………..106ГЛАВА4.МЕТОДИКАЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕЭЛЕКТРОННОГОПРОЕКТИРОВАНИЯИССЛЕДОВАНИЯУСТРОЙСТВАИОПТИКОМАРКИРОВКИРЕГИСТРИРУЕМЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ…………………………………..1084Стр.4.1.
Методикапроектированияоптико-электронногоустройствамаркировки регистрируемых изображений………………………...1084.1.1. Функциональные схемы устройств маркировкирегистрируемых изображений………………..…………….....1084.1.2. Основные положения методики проектирования …………….1114.1.3. Погрешности оптического фурье-преобразования………….1134.1.4. Анализвлиянияпогрешностейоптическогофурье-преобразования…………………………………………………1164.2. Экспериментальные исследования макетного образца оптикоэлектронногоустройствамаркировкирегистрируемыхизображений…………………………………………………………1184.2.1. Описание макетного образца …………………………………...1194.2.2. Описание образца фазового транспаранта…………………..1214.2.3. Результаты экспериментальных исследований……………….123Выводы к главе 4…………………………………………………………...126ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………..128СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………….1305СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙАК – аутентифицирующий кодБИ – бинарное изображениеДКП – дискретное косинусное преобразованиеЦВЗ – цифровой водяной знакЗСЧ – зрительная система человекаФКЧ – функция контрастной чувствительностиОПФ – оптическая передаточная функцияМПИ – матричный приёмник излученияБПФ – быстрое преобразование ФурьеФПО – фурье-преобразующий объективПЧС – пространственно-частотный спектрСКО – среднеквадратичное отклонениеОС – оптическая системаДОС – дифракционно-ограниченная оптическая системаBER – вероятность появления ошибочных битов (англ.
bit error rate)6ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. В настоящее время видеозаписи,полученныесцифровыхтелевизионныхкамерсистемобеспечениябезопасности, широко используются при проведении следственных действий,криминалистическихнеобходимостиэкспертиз,судебныхсовершенствованияпроцессов.методов,Этоприводитпозволяющихкподтвердитьподлинность цифровых видеозаписей. Процедура проверки подлинности(аутентификации) видеозаписи включает в себя подтверждение использованияконкретного технического устройства для регистрации видеозаписи, а такжеподтверждение отсутствия признаков монтажа в видеозаписи.
Для решениязадачи аутентификации видеозаписи могут применяться методы, основанные наанализе характеристик реализаций помех, содержащихся в кадрах видеозаписи[1,2].Недостатокуказанныхметодовзаключаетсявмаломчислеаутентифицирующих признаков, которые могут быть утрачены в результатевоздействия 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.Подскрытностьюмаркировкой,припонимаетсявизуальномнезаметностьнаблюденииискажений,кадроввызванныхвидеозаписи.Дляобеспечения скрытности маркировки целесообразно использовать методыстеганографии.ПроцедуравнедренияАКсиспользованиемметодовстеганографии может быть реализована программным путем или аппаратным.7Программная реализация процедуры внедрения АК позволяет применятьпрактически любые алгоритмы внедрения данных, широко представленные влитературе[3-5].Однаковременныеограничения,возникающиепримаркировке получаемого в реальном масштабе времени видеопотока, приводятк необходимости аппаратной реализации процедуры внедрения данных.Дополнительнымпреимуществомаппаратнойреализациипроцедурывнедрения АК является большая устойчивость к имитации маркировки.Маркировка с применением аппаратных средств может быть реализованалибо специальной обработкой цифрового сигнала в электронном трактеустройства регистрации видеозаписи [6-10], либо суммированием на этаперегистрацииосновного оптического сигнала, содержащего изображениепространствапредметов,(стеганограммой),сдополнительнымв параметрахоптическимкоторого содержитсясигналомАК.
Реализацияпроцедуры маркировки в оптическом канале с использованием методовстеганографииобладаетследующимиустойчивостимаркировкикдостоинствами:имитации;высокаявозможностьстепеньреализациидляпрактически любых устройств регистрации изображений без их существенныхдоработок.РазработкеметодовмаркировкиизображенийпосвященыработыБ. 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 вСПбНИУ ИТМО [11-16], СПбГУТ им.
М.А. Бонч-Бруевича [17], МОУ«Институтинженернойфизики»[18]ирядедругихорганизаций.Представленные в печати публикации содержат результаты исследованийметодов внедрения данных в цифровые изображения путем их цифровойобработки, реализуемой с помощью программных средств. Однако сведения обоптическойреализациилитературныхпосвящённаяметодовисточникахразработкевнедренияотсутствуют.аппаратноданныхПоэтомуреализуемыхвизображениетемадиссертации,оптическихмаркировки регистрируемых изображений, является актуальной.вметодов8Цель диссертации заключается в разработке аппаратно реализуемыхоптических методов и оптико-электронных устройств для внедрения скрытогоАК в регистрируемые изображения.Задачи диссертации.
Для достижения поставленной цели в диссертациирешены следующие задачи:–определены требования к системе, осуществляющей внедрениескрытого АК в процессе регистрации оптического изображения;–разработаны оптические методы маркировки регистрируемыхизображений и принципы действия реализующих их оптико-электронныхустройств;–исследована устойчивость разработанных оптических методовмаркировки изображений и кадров видеозаписей к воздействию методовсжатия JPEG и MPEG-4 соответственно, и определены условия, при которыхсохраняется устойчивость;–разработанаметодикапроектированияоптико-электронныхустройств, обеспечивающих маркировку регистрируемых изображений;–методика проектирования апробирована при создании макетногообразца оптико-электронного устройства маркировки изображений, проведеныэкспериментальныеисследованияпроцессамаркировки,подтвердившиеосновные теоретические положения диссертации.Методыисследований.Прирешениипоставленныхзадачиспользовались методы скалярной теории дифракции, оптической и цифровойобработки изображений, теории вероятности и математической статистики.Научная новизна результатов диссертации заключается в следующем:–разработан оптической метод маркировки, названный спекл-методом маркировки, заключающийся в наложении на регистрируемоеизображение спекл-структуры, формируемой в дальней зоне дифракции,который обеспечивает внедрение АК во всем пространственно-частотномдиапазоне регистрируемого изображения;9–разработаноптическойметодмаркировки,названныйинтерференционным методом маркировки, заключающийся в наложении нарегистрируемое изображение интерференционной структуры, формируемой врезультате интерференции опорной и объектной волн в дальней зонедифракции, который обеспечивает внедрение АК в требуемой областипространственных частот регистрируемого изображения;–устройствпредложены новые функциональные схемы оптико-электронныхдляоптическоймаркировкирегистрируемыхизображений,принципы действия которых основаны на реализации спекл-метода маркировкии интерференционного метода маркировки с помощью фурье-преобразующегообъектива.Практическая значимость диссертации заключается в том, чторазработанные оптические методы маркировки регистрируемых изображений иоптико-электронные устройства для их реализации позволяют получатьвидеозаписи, которые могут служить доказательной базой в следственных исудебных органах РФ.Научные положения, выносимые на защиту:–применение дополнительной пространственной псевдослучайнойфазовой модуляции оптической волны, имеющей бинарную модуляциюамплитуды или фазы, позволяет с предсказуемым уровнем аддитивных помехреконструировать поле комплексных амплитуд этой волны по распределениюинтенсивности в зоне Фраунгофера;–маркировка регистрируемых изображений путем наложения спекл-структуры в дальней зоне дифракции устойчива к воздействию сжатия постандарту JPEG, если размеры индивидуального спекла превышают двапериода пространственной дискретизации;–применение пространственной фазовой модуляции оптическойволны при кодировании битов аутентифицирующего кода обеспечиваетбольшую вероятность обнаружения наличия аутентифицирующего кода посравнению с использованием пространственной амплитудной модуляции.10Достоверность результатов работы основана на корректном применениииспользуемых методов, а также на соответствии результатов математическогомоделирования и экспериментальных исследований.Реализацияивнедрениерезультатов.Результатыдиссертациииспользованы в ФГКУ «В/ч 34435», что подтверждается соответствующимактом.Апробация результатов работы.
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}
