Диссертация (1025521), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Кроме того, колбочки, ответственные завосприятие синего цвета, имеют большую инерционность, связанную с болеемедленным восстановлением светочувствительного пигмента.Высокоуровневые свойства ЗСЧ. Учет высокоуровневых свойств ЗСЧ приразработке стеганографического алгоритма затруднен ввиду сложностиформализации процессов обработки зрительных образов в мозгу человека.Особенно сложно их учесть при проектировании неадаптивных алгоритмов.Отметим лишь тенденцию ЗСЧ к выделению целостных объектов. Из чегоможно сделать следующий вывод: чем больше объектов присутствует наизображении-контейнере, и чем меньше похожи элементы стеганограммы наконкретныеобъекты,темсложнееобнаружитьфактприменениястенографического алгоритма при визуальном осмотре изображения.30Сучетомрассмотренныхособенностейзрительноговосприятияизображений можно сделать следующие выводы:яркостидля обеспечения визуальной незаметности допустимый перепадвизображении-контейнере,вызванныйсуммированиемсостеганограммой, не должен превышать 1% от среднего значения яркости приусловии использования диапазона пространственных частот 0,5 < < .нелинейные искажения, возникающие в системе отображенияинформации, приводят к уменьшению порогового контраста примерно в 2 раза;при использовании цветных изображений для внедрения АКследует использовать канал синего цвета;в результате суммирования со стеганограммой на изображении-контейнере не должно образовываться областей с перепадами интенсивности,имеющими определенную хорошо различимую форму, что обеспечивается,если стеганограмма имеет шумоподобный вид.1.4.Анализ особенностей цифрового видеопотокаЕсли внедрение АК осуществляется на этапе формирования оптическогосигнала, то использование в качестве контейнера видеоинформации не имеетпринципиальных отличий от одиночных изображений.
В этом случаевидеоинформацию можно рассматривать как меняющуюся с определеннойчастотой последовательность кадров. Однако существует несколько различий.Во-первых, это размер контейнера, в который внедряются данные:область внедрения в случае изображения имеет ограниченный размер,определяемый количеством пикселей или количеством коэффициентов ДКП вчастотной области, тогда как в случае с видеоинформацией размер контейнерасущественно больше и определяется также временной длительностьювидеопотока.
Больший размер контейнера накладывает менее жесткоеограничение на отношение между незаметностью и устойчивостью. Врезультатедляобеспеченияустойчивостиинезаметностистеганограммы нет необходимости использовать сложные модели ЗСЧ.наличия31Во-вторых, системы регистрации видеоинформации, как правило,работают в реальном времени. Это требует применения «слепых» алгоритмов инакладывает жесткие ограничения на скорость процесса внедрения и,соответственно,навычислительнуюсложностьстеганографическогоалгоритма.На практике при хранении или передаче цифровых изображений ивидеоинформации применяется сжатие, позволяющее уменьшить объемцифровых данных.
Наиболее популярным стандартами сжатия являются JPEGдля изображений и MPEG-4 для видеоинформации.Подавляющеебольшинствосегодняшнихалгоритмовсжатиявидеоинформации – это алгоритмы с потерей данных. При сжатии используетсянесколько типов избыточности [41]:когерентность областей изображения – малое изменение цветаизображения в соседних пикселях (свойство, которое используют всеалгоритмы сжатия изображений с потерями);избыточность информации в цветовых каналах – яркостной каналболее важен для восприятия, чем цветовые;подобие между кадрами – использование того факта, что наскорости 25 кадров в секунду, как правило, соседние кадры изменяютсянезначительно.Рассмотрим основные преобразования, осуществляемые в большинствеалгоритмов сжатия видеоинформации и приводящие к потерям информации.Во-первых, изображение переводится из цветового пространства RGB скомпонентами, отвечающими за красную (R), зеленую (G) и синюю (B)составляющие цвета пикселя, в цветовое пространство YCrCb с одним каналомяркости (Y) и двумя каналам цветности (Cr – хроматический красный и Cb –хроматический синий).
Так как ЗСЧ более чувствительна к изменениям вканале яркости, чем в каналах цветности, то компоненты Cr и Cb подвергаютсябольшим потерям, чем Y. Для каналов изображения Cb и Cr выполняется"прореживание", которое заключается в том, что каждому блоку из 2×232пикселей яркостного канала Y ставятся в соответствие усреднённые значенияCb и Cr. При этом объем информации уменьшается в два раза: вместо 12значений (4Y, 4Cb и 4Cr) используется всего 6 (4Y и по одному усреднённомуCb и Cr).Во-вторых, яркостной компонент Y и отвечающие за цвет компоненты Cbи Cr разбиваются на блоки 8х8 пикселей, каждый из которых подвергаетсядвумерному ДКП.
Результаты преобразования подвергается квантованию,причем коэффициент квантования для более высоких пространственных частотвыше, чем для низких частот в связи с особенностями зрительного восприятия.Поэтому высокие пространственные частоты передаются с меньшей точностью,чем низкие частоты.В-третьих, для ликвидации избыточности, заключающейся в большойкорреляции между соседними кадрами, учитывается только разность междукадрами. Весь поток кадров разбивается на несколько типов: I-кадры, которыекодируются полностью, P-кадры, для которых кодируется разность отпредыдущего I- или P-кадра, и B-кадры, для интерполяции которыхиспользуется I- и/или P-кадры, между которыми они находятся.
Обычно Iкадры следуют 1 или 2 раза в секунду, и между двумя опорными кадрами лежит2-4 B-кадра. Типичная последовательность имеет вид: IBBPBBPBBPBBIBBP. Вобщем случае вид последовательности выбирается кодером и может зависетьили не зависеть от содержания кадров.В-четвёртых, поскольку изображение на соседних кадрах обычносдвинуто, применяется компенсация движения, то есть кодируется разность отнекоторого сдвинутого опорного изображения. Кодирование выполняется поблокам (16×16 для яркости, 8×8 для цветности), для каждого блока находитсясвой вектор движения.В зависимости от того, на каком этапе преобразования видеосигналаосуществляется внедрение, возможны следующие варианты реализациивнедрения блока данных [42].33Вариант 1.
Блок данных внедряется в поток сжатого (закодированного)видеосигнала (см. Рис. 1.7). В данном варианте качество видеоизображениястрадает в меньшей степени. Ограничение на количество внедряемойинформации накладывает пропускная способность канала передачи. По своейсути данный вариант ничем не отличается от внедрения в любую другуюбитовую последовательность.MPEGкодерВидеосигналКаналпередачиВнедрениеблока данныхMPEGдекодерMPEGвидеоИзвлечениеблока данныхРис. 1.7.
Схема внедрения блока данных в закодированный видеопотокВариант 2. Блок данных внедряется в процессе сжатия видеосигнала(см. Рис. 1.8). В данном варианте процесс внедрения и процесс сжатияосуществляются в рамках одного алгоритма. Это позволяет добитьсямаксимальной устойчивости внедряемого блока данных к воздействиюалгоритма сжатия. Как правило, блок данных внедряется в областикоэффициентов ДКП.MPEGкодерВидеосигналКаналпередачиMPEGдекодерMPEGвидеоИзвлечениеблока данныхВнедрениеблока данныхРис.
1.8. Схема внедрения блока данных в процессе сжатия исходнойвидеоинформацииВариант3.Внедрениеблокаданныхвобластиисходнойвидеоинформации, то есть несжатого видеосигнала (см. Рис. 1.9). Достоинстводанного варианта заключается в высокой скорости процесса внедрения, при34этом могут быть использованы алгоритмы, осуществляющие внедрение, как впространственной области, так и в области какого-либо преобразования.Следует отметить, что этот вариант в наибольшей степени подходит длярешения задач аутентификации видеозаписи, т.к.
внедрение АК (маркировка)осуществляется на том этапе преобразования видеоинформации, на котором невозникает сомнений в её подлинности.ВидеосигналMPEGкодерКаналпередачиMPEGдекодерВнедрениеблока данныхMPEGвидеоИзвлечениеблока данныхРис. 1.9. Схема внедрения блока данных в области исходнойвидеоинформацииПри аппаратной реализации процесса внедрения в оптическом каналесистемы регистрации в качестве контейнера можно использовать толькоисходную видеоинформацию, поэтому при разработке оптического методамаркировки необходимо учитывать искажения, возникающие в процессепоследующего сжатия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
