Диссертация (1025521), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Изготовление фазового транспаранта (см. Рис. 4.4, б)представляло собой плазмохимическое травление стекла через хромовую маску(см. Рис. 4.4, а).В процессе плазмохимического травления происходило удаление, какстекла с участков, не закрытых хромовой маской, так и хрома с участков,закрытых хромовой маской. Удаление остатков хромовой маски производилижидкостным травлением в кипящей серной кислоте. В результате был полученряд образцов, наиболее подходящий из которых имел глубину профиля 650 нм(см.
Рис. 4.5).Бинарный фазовый транспарант, используемый в схеме макетногообразцаустройствамаркировкиимелтопологиюспсевдослучайнымрасположением ячеек количеством 256×256 в виде квадратов с размерами12210х10 мкм2 , которые вносят фазовые задержки монохроматической волны( = 0,66 мкм) на величину Δ = . С учетом показателя преломленияподложки транспарантов (n=1,514) на заданной длине волны требовалосьполучить глубину травления 642 нм. Так как реальная глубина рельефафазового транспаранта составляла 650 нм, величина нулевого порядкапримерно в 25 раз превышала СКО интенсивности спекл-структуры.(а)(б)а – исходная хромовая маска; б – структура поверхности послеплазмохимического и кислотного травления.Рис.
4.4. Фотографии образца фазового транспарантаРис. 4.5. Профилограмма образца фазового транспаранта1234.2.3. Результаты экспериментальных исследованийДля проверки эффективности разработанного спекл-метода маркировкибыли проведены следующие экспериментальные исследования: регистрация стеганограммы без контейнера и извлечение АК; регистрация видеозаписи с наложенной стеганограммой при уровнестеганограммы вблизи порога визуального восприятия и последующееизвлечение АК из кадров видеозаписи; сжатие зарегистрированной видеозаписи по стандарту MPEG-4 part 10с различной степенью сжатия и извлечение АК из кадров видеозаписи.Эксперимент проводился по схеме, представленной на Рис.
4.2.Амплитудно-фазовыйтранспарантподсвечивалсяколлимированнымизлучением полупроводникового лазера с длиной волны λ=0,66 мкм. В качествеамплитудно-фазового транспаранта использовались амплитудный и фазовыйтранспаранты,поставленныевплотную.Амплитудныйтранспарант,полученный нанесением хрома на стеклянную подложку, содержал АК в видечисла 12 (см. Рис. 4.7, а) с размером элемента информации 0,32 × 0,32 мм.Бинарный фазовый транспарант (см. Рис. 4.4, б) состоял из 256×256 ячеек,расположенныхпсевдослучайно,Распределениеинтенсивностисразмеромфурье-спектраячейки10 × 10мкм.амплитудно-фазовоготранспаранта формировалось телескопической системой (Г = 3× ) и объективом( ′ = 16 мм) ТВ камеры в плоскости МПИ одновременно с изображениемпространства объектов.
Для регистрации использовалась ТВ камера VBC-741USB, имеющая разрешение 740 × 576 пикселей и период расположениячувствительныхэлементов: = 6,5мкм, = 6,25мкм.Масштабформируемой стеганограммы, определяемый выражениями (3.15), составлял = 1,92 и = 2,00, в результате размер области МПИ, в пределах которойдифракционная картина обладала равномерностью, в соответствии с Рис. 3.3,составлял 492 × 512 пикселей.На Рис. 4.6 представлена стеганограмма, зарегистрированная с помощьюмакетного образца устройства маркировки, при закрытом (см.
Рис. 4.6, а) и124открытом (см. Рис. 4.6, б) основном канале. В стеганограмме, представленнойна Рис. 4.6, а, резко спадает сигнал на краях изображения и заметен нулевойпорядок. Спад сигнала обусловлен виньетированием дифрагированных пучковиз-заотсутствиявмакетномобразцесопряжениявыходногозрачкателескопической системы и входного зрачка объектива. Наличие нулевогопорядка в дифракционной картине вызвано отклонением профиля фазовоготранспаранта от расчётного значения.(а)(б)а – стеганограмма, зарегистрированная при закрытом основном канале;б – стегано-изображение при уровне стеганограммы = 1 ур.
квант.Рис. 4.6. Зарегистрированные изображенияНа Рис. 4.7 представлены результаты извлечения АК, заданного спомощью транспаранта с амплитудным коэффициентом пропускания в видечисла 12 (см. Рис. 4.7, а), при отсутствии изображения-контейнера. Полученноевэксперименте(см.Рис.4.7, в).значениеотношенияСоответствующеесигнал/шумзначениесоставилоотношения ≈ 0,6сигнал/шум,полученное при компьютерном моделировании процесса формированиястеганограммы, составило ≈ 0,7 (см. Рис. 4.7, б). В процессе компьютерногомоделирования использовался алгоритм БПФ, также в расчёт принимались125искажения, вызванные виньетированием, дискретизацией и усреднением впределах чувствительных элементов МПИ.(а)(б)(в)a – амплитудный транспарант, задающий АК; б – извлеченный АК прикомпьютерном моделировании процесса внедрения АК; в – извлеченный АКпри аппаратной реализации процесса внедрения АК.Рис.
4.7. Извлеченный из стеганограммы АКПолученноевэкспериментезначениеотношениясигнал/шумввосстановленном изображении, содержащем АК, (см. Рис. 4.7) отличалось отзначения,котороеполученопримоделировании,навеличину,непревышающую 20%.На Рис. 4.8 представлен извлеченный из стегано-изображений АК приразличных уровнях сигнала стеганограммы. Извлечение АК осуществляетсяпутем разбиения видеозаписи на отдельные кадры, последующей цифровойобработки каждого кадра, включающей согласованную фильтрацию, ипоследующего усреднения.На Рис. 4.9 показано влияние сжатия по стандарту MPEG-4 part 10 наизвлеченный АК.126(а)(б)(в)а – = 0,7 ур. квант.; б – = 0,8 ур. квант.; в – = 1 ур. квант.Рис. 4.8.
Усредненный по серии из 10 кадров извлеченный АК приразличных уровнях стеганограммы(а)(б)а – сжатие до 2 Мбит/c; б – сжатие до 1 Мбит/c;Рис. 4.9. Усредненный по серии из 10 кадров извлеченный АК( = 1 ур. квант.) после сжатия по стандарту MPEG-4 part 10Полученные результаты свидетельствуют об устойчивость маркировки ксжатию видеозаписи по стандарту MPEG-4 part 10. Хорошее совпадениерезультатов эксперимента и численного моделирования свидетельствует обадекватности математической модели, разработанной в диссертации, а такжеправильностиосновныхположенийметодикипроектированияоптико-электронного устройства маркировки изображений.Выводы к главе 4На основе результатов, полученных в главе 4, можно сделать следующиевыводы:1.устройствПредложеныдвемаркировкифункциональнуюсхемуфункциональныерегистрируемыхсконструктивносхемыоптико-электронныхизображений,совмещённымивключая,основными127когерентным оптическими каналами, и функциональную схему с внешнимкогерентным оптическим каналом.2.Наосновепроведённыхисследованийразработанаметодикапроектирования на системотехническом уровне оптико-электронных устройствмаркировки регистрируемых изображений, позволяющая определить значенияконструктивных параметров оптической системы, кодирующих амплитуднофазовых транспарантов, устройства регистрации.3.
Разработан макетный образец устройства маркировки регистрируемыхизображенийипроведеныегоэкспериментальныеисследования.Экспериментальные исследования подтвердили правильность разработанныхтеоретических положений: доказана эффективность метода реконструкции поля комплексныхамплитуд в плоскости псевдослучайного фазового транспаранта пораспределению интенсивности в дальней зоне дифракции; подтверждена обоснованность пренебрежения влиянием аберрацийФПО при извлечении АК; подтвержденаустойчивостьразработанногоспекл-методамаркировки к воздействию сжатия видеозаписи по стандартуMPEG-4 part 10.128ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате проведённых исследований получены следующие научные ипрактические результаты:1. Разработаны спекл-метод и интерференционный метод маркировкиизображений, которые основаны на использовании фурье-преобразующихобъективов. Спекл-метод маркировки позволяет внедрять АК в широкомдиапазоне пространственных частот, а интерференционный метод маркировки–вограниченнойобластипространственныхчастотизображений,регистрируемых оптико-электронными приборами.2.
Разработан метод реконструкции поля комплексных амплитуд вплоскостипсевдослучайногофазовоготранспарантапораспределениюинтенсивности в дальней зоне дифракции. Метод используется для извлеченияАК, внедрённого спекл-методом маркировки.3. Доказана устойчивость разработанных методов маркировки к сжатиюизображений по стандарту JPEG. В частности, вероятность обнаружения АК вмаркированных стандартных тестовых изображениях размером 512х512пикселей, подвергнутых сжатию с коэффициентом качества 60, приближается кединице.4.
Доказана устойчивость разработанных методов маркировки к сжатиювидеопотоков по стандарту MPEG-4 part 10. Для повышения устойчивостимаркировки к воздействию методов сжатия видеопотоков, а также выявленияфакта монтажа маркированной видеозаписи, предложено при внедрении АК впоследовательностьвидеокадровиспользоватьвременнуюамплитуднуюмодуляцию стеганограммы.5. Предложены процедуры анализа маркированных видеозаписей иотдельных кадров, которые позволяют контролировать наличие или отсутствиепризнаков монтажа.1296. Предложены функциональные схемы оптико-электронных устройствмаркировкирегистрируемыхизображенийиразработанаметодикапроектирования на системотехническом уровне, позволяющая определитьзначения конструктивных параметров основных элементов этих устройств.7.
Методика проектирования апробирована при создании макетногообразца оптико-электронного устройства маркировки изображений, которыйиспользовалсядляэкспериментальныеэкспериментальныхисследованияисследований.подтвердилиПроведённыеправильностьосновныхтеоретических положений диссертации.Задачи диссертации, сформулированные во введении, решены, цельдиссертации достигнута.130СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Lukas J., Fridrich J., Goljan M. Digital camera identification from sensor patternnoise // IEEE Transactions on Information Forensics and Security. Vol. 1(2).2006. P. 205-214.2.Source digital camcorder identification using sensor photo response nonuniformity / M.
Chen [et al.] // SPIE International Conference on Security,Steganography, Watermarking of Multimedia Contents IX. Vol. 6505. 2007.P. (65051G)1-12.3.Грибунин В.Г., Оков И.Н., Туринцев И.В. Цифровая стеганография. М.:Солон-Пресс, 2002. 272 с.4.Конахович Г. Ф., Пузыренко А. Ю. Компьютерная стеганография.
Теорияи практика. К.: МК-Пресс, 2006. 288 с.5.Cox I. J., Miller M. L., Bloom J. A. Digital Watermarking. Morgan Kaufmann,2002. 542 p.6.Hardware implementations of video watermarking / X. Li [et al.] // InternationalBook Series Information Science and Computing. Vol 5. 2008. P 9-16.7.VLSI watermark implementations and applications / Y.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
