Диплом ЦВЗ (1221233)
Текст из файла
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Кафедра «Высшая математика»
К защите допустить
зав. кафедрой, д-р физ.-мат. наук, профессор
_______________П.В. Виноградова
_______________ 2015 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ГЕНЕРИРОВАНИЯ И ВСТРАИВАНИЯ ЦИФРОВЫХ ВОДЯНЫХ ЗНАКОВ В ИЗОБРАЖЕНИЯ
Выпускная квалификационная работа
ВКР 010501.65.952
Дипломник _______________________ К.Н. Дубровин
Руководитель работы,
кандидат ф.-м. наук
_______________________ Н.Е. Ершов
Консультант _______________________ Е.А. Мулина
Консультант _______________________ С.Н. Курякина
Нормоконтроль _______________________ Е.П. Суляндзига
Хабаровск – 2015
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
(ДВГУПС)
Естественно-научный институт Кафедра «Прикладная математика»
Специальность 01050165 – Прикладная математика и информатика
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой
д-р физ.-мат. наук П.В. Виноградова
_______________________
«___» ______________ г.
ЗА Д А Н И Е
на выпускную квалификационную работу студента
Дубровина Константина Николаевича
Тема работы: Исследование алгоритмов генерирования и встраивания цифровых водяных знаков в изображения
-
Утверждена приказом от «___» _____________ 2015 г. №_________
-
Срок сдачи студентом законченной работы «___»___________2015 г.
-
Исходные данные к работе:
-
Литературные источники по теме исследования
-
Алгоритмы генерирования и встраивания цифровых водяных знаков в изображения
-
Содержание расчетно-пояснительной записки:
-
Практическое применение технологии цифровых водяных знаков
-
Анализ предметной области
-
Обзор существующих алгоритмов
-
Исследование наиболее популярных алгоритмов
-
Часть БЖД
-
Экономическая часть
-
Консультанты по работе
| Раздел | Консультант | Задание выдал (подпись) | Задание принял (подпись) |
| Спец. часть | Ершов Н.Е. | ||
| Эконом.часть | Курякина С.Н. | ||
| Часть БЖД | Мулина Е.А. |
-
Дата выдачи задания «___» ____________ 2015 г.
Руководитель ______________________
(подпись)
Задание принял к исполнению _____________
(подпись)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
(ДВГУПС)
ОТЗЫВ
На выпускную квалификационную работу
Студента Дубровина Константина Николаевича
Группы 952 кафедры «Прикладная математика»
Естественно-научного Института
Дальневосточного государственного университета путей сообщения
На тему: Исследование алгоритмов генерирования и встраивания цифровых водяных знаков в изображения
ВКР содержит пояснительную записку на 100 страницах, 5 рисунков, 21 таблицу, 29 источников.
Выбранная студентом тема актуальна. Технология цифровых водяных знаков является новой и на данный момент редко используется в России. Однако данная технология действительно может применяться для решения такого важного вопроса, как защита авторского права на изображения. В выполненной работе были указаны и другие области, в которых может применяться данная технология, а также примеры её внедрения в производство.
Перед студентом были поставлены следующие задачи: изучить литературу по данной теме, ознакомиться с уже существующими алгоритмами генерирования и встраивания цифровых водяных знаков в изображения, разработать программу, реализующую алгоритмы и провести исследование этих алгоритмов. Студент справился с этими задачами: тщательно изучил литературу по данной тематике (как отечественную, так и зарубежную), создал программный комплекс, дал рекомендации по его применению, подробно исследовал алгоритмы, описал результаты в виде таблиц и графиков, сделал выводы о перспективах развития технологии.
Студент продемонстрировал умение собирать и анализировать литературу, грамотно излагать материал, правильно проводить эксперименты и анализировать их результаты, делать логичные выводы. При разработке программного комплекса студент показал полученные в ходе обучения на своей специальности навыки программирования, показал владение математическим аппаратом.
Достоинствами работы являются актуальность данной темы, оригинальный подход к исследованию, возможность практического применения результатов работы в производстве, тщательный подход к теоретической части, детальное описание существующих алгоритмов и их подробный анализ.
Поставленные перед ним цели и задачи, студент выполнил. Он допущен к защите. Рекомендованная оценка – «отлично».
Руководитель ВКР
доцент ДВГУПС, к.ф.-м.н. Ершов Н.Е.
ABSTRACT
This document is explanatory note to the final work of specialist. This paper analyzes in detail steganographic algorithms of data hiding in images; determine their optimal settings and application fields.
The first chapter of this note refers to digital watermarking practical application.
The second chapter describes mechanism of watermarks embedding and detection and stegosystem’s mathematical model and gives classification of steganographic systems.
The third chapter includes a short review of existing digital watermarking algorithms, information about the raster formats and human visual system.
The fourth chapter describes conducted experiments in the investigation, includes tables, graphics, experiments’ results and its explanation.
The fifth chapter is the computer workplace’s analysis. The analysis consists of dangerous factors’ identification, ensuring optimal factors of production environment and labor processes’ issues and rational organization of a particular workplace’s investigation.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа, 100 с., 4 графика, 21 таблица, 29 источников.
ЦИФРОВЫЕ ВОДЯНЫЕ ЗНАКИ, СТЕГАНОГРАФИЯ, СКРЫТИЕ ДАННЫХ В ИЗОБРАЖЕНИИ, СТЕГОАЛГОРИТМЫ, ЗАЩИТА АВТОРСКИХ ПРАВ
Объект исследования – алгоритмы генерирования и встраивания цифровых водяных знаков в изображения.
Цель работы – детальное исследование алгоритмов генерирования и встраивания цифровых водяных знаков в изображения, подбор оптимальных алгоритмов для использования с конкретными классами изображений, нахождение оптимальной области применения для каждого алгоритма.
Теоретико-методологическую базу работы составляет научная литература по данной тематике, авторские описания алгоритмов.
Для исследования были выбраны и реализованы в программном комплексе четыре наиболее популярных алгоритма. Их эффективность была проанализирована по важнейшим параметрам.
Результаты экспериментов представлены в виде таблиц, графиков с подробным объяснением результатов. По результатам исследований были сделаны выводы об эффективности алгоритмов для решения тех или иных задач, а также был дан прогноз развития технологии цифровых водяных знаков.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 10
1.Практическое применение технологии ЦВЗ 12
1.1 Защита фотографий от незаконного тиражирования 12
1.2 Защита произведений искусства 13
1.3 Встраивание интерактивной информации 14
1.4 Аутентификация содержания покрывающего сообщения 15
2.Анализ предметной области 15
2.1 Механизм встраивания и обнаружения ЦВЗ 15
2.2 Классификация стеганографических систем на основе цифровых водяных знаков 18
2.3 Математическая модель стегосистемы 18
3.Обзор существующих алгоритмов генерирования и встраивания ЦВЗ в изображения 21
3.1 Свойства человеческого зрения 21
3.2. Растровые графические форматы 22
3.2.1 Формат BMP (Bit MaP) 23
3.2.2 Формат PNG (Portable Network Graphics) 23
3.2.3 Формат TIFF (Tagged Image File Format) 24
3.2.4 Формат JPEG (Joint Photographic Expert Group) 25
3.3 Алгоритмы генерирования и встраивания ЦВЗ в изображения 27
3.3.1 Скрытие данных в пространственной области 27
3.3.1.1 Метод замены наименее значащего бита 27
3.3.1.2 Метод Куттера-Джордана-Боссена 28
3.3.1.3 Алгоритм PatchWork 30
3.3.2 Скрытие данных в области преобразования 31
3.3.2.1 Метод относительной замены величин коэффициентов ДКП (метод Коха и Жао) 32
3.3.2.2 Алгоритм Барни 34
3.3.3 Спектральные алгоритмы 35
3.3.3.1 Метод расширения спектра (метод Смита-Комиски) 35
3.3.4 Стеганографические методы на основе квантования 37
3.3.4.1 Алгоритм Хсу 38
3.3.4.2 Алгоритм Че 38
3.3.5 Стегоалгоритмы, использующие фрактальное кодирование 39
3.3.5.1 Алгоритм Баса 40
4. Исследование наиболее применяемых алгоритмов генерирования и встраивания ЦВЗ в изображения 41
4.1 Исследование устойчивости алгоритмов к визуальным искажениям 42
4.1.1 Оценки визуальной стойкости стеганосистемы (сохранения качества контейнера) 42
4.1.2 Исследование визуальной стойкости алгоритмов 44
4.1.2.1 Стегосистемы с контейнером Desert.jpg 44
4.1.2.2 Стегосистемы с контейнером Tulips.jpg 46
4.1.2.3 Стегосистемы с контейнером Hockey.jpg 47
4.1.2.4 Стегосистемы с контейнером Lena.bmp 48
4.1.2.5 Стегосистемы с контейнером Napoleon.png 49
4.1.2.6 Стегосистемы с контейнером Logo.png 50
4.1.2.7 Стегосистемы с контейнером MilkyWay.tiff 51
4.1.2.8 Подведение итогов исследования 52
4.2 Исследование пропускной способности стегосистем, использующих выбранные алгоритмы 53
4.2.1 Оценки пропускной способности стегосистемы 53
4.2.2 Оценки пропускной способности стегосистем, использующих исследуемые алгоритмы 54
4.2.2.1 Оценки пропускной способности стегосистем, использующих алгоритм LSB 55
4.2.2.2 Оценки пропускной способности стегосистем, использующих алгоритм LSB 56
4.2.2.3 Оценки пропускной способности стегосистем, использующих алгоритм Коха 57
4.2.2.4 Оценки пропускной способности стегосистем, использующих алгоритм Смита 57
4.2.3 Итоги исследования 58
4.3 Исследование робастности алгоритмов к различным видам атак 59
4.3.1 Классификация атак на стегосистемы 59
4.3.2 Атаки, направленные на удаление ЦВЗ 59
4.3.3 Геометрические атаки 61
4.3.4 Криптографические атаки 62
4.3.5 Исследование робастности алгоритмов 62
4.3.6 Итоги исследования 67
4.4 Исследование времени работы алгоритмов генерирования и встраивания ЦВЗ в изображения 69
5.Анализ организации рабочего места при работе за персональным компьютером 72
5.1 Идентификация опасных и вредных факторов и актуальность исследования вопросов сопутствующих заболеваний 73
5.1.1 Вредные и опасные факторы 74
5.1.2 Заболевания, сопутствующие работе за ПЭВМ 74
5.2 Обеспечение оптимальных факторов производственной среды и трудового процесса при работе за ПК 77
5.2.1 Обеспечение благоприятных микроклиматических параметров при работе за ПК 77
5.2.2 Вентиляция и кондиционирование воздуха, как важные аспекты обеспечения комфортных условий труда 78
5.2.3 Оптимизация освещения помещений и рабочих мест при работе за ПК. 79
5.2.3 Производственный шум и его воздействие на человека 80
5.3 Актуальность исследования рациональной организации рабочего места 81
5.3.1 Основы рациональной организации рабочего места 81
5.3.2 Анализ рабочего места 83
5.3.2.1 Анализ выполнения требований к помещениям при работе за компьютером 83
5.3.2.2 Анализ выполнения требований к рабочему месту ПК 84
6. Расчёт затрат на проведение исследования 85
6.1 Затраты предприятия на производство продукции 85
6.2 Расчет затрат на проведение исследования и разработки программного комплекса 90
6.2.1 Затраты на электроэнергию 91
6.2.2 Затраты на оплату труда и отчисления на социальные нужды 91
6.2.3 Прочие расходы 93
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
