Методы и алгоритмы повышения устойчивости информации, встроенной в графические стеганоконтейнеры, к сжатию с потерями

• Автор: Прохожев, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 103 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЦВЗ К СЖАТИЮ .1РЕО С

ПОТЕРЯМИ.

1Л Введение в предметную область.

1.2 Цифровые водяные знаки.

1.2.1 Требования предъявляемые к ЦВЗ.

1.2.2 Область применения ЦВЗ.

1.2.3 Встраивание и считывание ЦВЗ.

1.3 Анализ и выбор алгоритмов встраивания ЦВЗ

1.3.1 Выбор преобразования для скрытия данных
1.3.2 Скрытие данных в коэффициентах поддиапазона ДВП
1.3.3 Стеганолгоритмы сокрытия данных на основе ДВП
1.4 Модель анализа угроз и оценки устойчивости ЦВЗ.
1.4.1 Влияние сжатия с потерями на целостность ЦВЗ.
1.5 Методика оценки устойчивости ЦВЗ.
1.5.1 Встраивание ЦВЗ
1.5.2 Внешнее воздействие
1.5.3 Считывание ЦВЗ.
1.5.4 Оценка устойчивости
1.5.5 Оценка уровня искажений
1.6 Метрика оценки уровня искажений для проведения сравнительного
анализа устойчивости ЦВЗ.
1.7 Практические результаты анализа устойчивости ЦВЗ к сжатию ТРЕО
для различных стеганоалгоритмов.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА II. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДДИАПАЗОНОВ ДВП И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВСТРАИВАЕМЫЕ В НИХ ЦВЗ СЖАТИЯ 1РЕС0
2.1 Характеристики коэффициентов поддиаипазонов ДВП для
естественных полутоновых изображений.
2.2 Анализ деградирующего воздействие сжатия ЛЕС на ЦВЗ
2.2.1 Сэсатие изображения. Апгоршпм ЗРЕС.
2.2.2 Математическая модель потери бита ЦВЗ, встроенного 2х коэффициентным методом, при квантовании коэффициентов поддиапазона ДВП.
2.3 Анализ условий устойчивости ЦВЗ к сжатию ЯРЕС.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА III. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЦВЗ К СЖАТИЮ ЛЕС.
3.1 Метод повышения устойчивости ЦВЗ путем выбора глубины уровня
поддиапазона ДВП для встраивания.
3.2 Метод повышения устойчивости ЦВЗ путем выбора банка фильтров используемых при ДВП.
3.3 Разработка многокоэффициснтиого метода встраивания.
3.4 Анализ устойчивости ЦВЗ, встроенных многокоэффициентным
методом к сжатию ЛЕС
ГЛАВА IV. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СТЕГАНОСИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕТОДА КВАНТОВАНИЯ И КОДИРУЮЩЕЙ МАСКИ С ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ .
4.1 Устойчивость ЦВЗ к воздействиям частотной области
4.1.1 Сравнительная устойчивость ЦВЗ к фильтрации.
4.1.2 Сравнительная устойчивость ЦВЗ кзашумлению
4.1.3 Сравнительная устойчивость ЦВЗ к масштабированию
4.2 Снижение уровня вносимых искажений при внедрении ЦВЗ.
4.3 Повышение стойкости к детектированию.
4.4 Увеличения пропускной способности стегано канала.
ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
ЛИТЕРАТУРА


Стеганографическис алгоритмы позволяют встраивать дополнительную информацию в цифровой контейнер не нарушая информационной целостности последнего. Одной из сфер практического применения стеганографических алгоритмов является защита авторских прав или прав собственности для продуктов мультимедиа индустрии с использованием цифровых водяных знаков (ЦВЗ). ЦВЗ содержат информацию, однозначно подтверждающую авторство или права на коммерческое использование защищаемого изображения-контейнера, которая может быть считана для разрешения спорных правовых ситуаций. Информация, далее ЦВЗ, внедренная в защищаемый контейнер при помощи стеганоалгоритмов и решающая задачи защиты авторских прав, должна обладать повышенной устойчивостью к внешним воздействиям или атакам на защищаемый контейнер. Графические стеганоконтейнеры, могут представлять собой статические (картинки) или динамические (видео последовательность) цифровые изображения. В дайной работе в качестве стсганоконтейнеров рассматриваются статические изображения. Если в качестве защищаемого изображения-контейнера выступает цифровое изображение, то, помимо устойчивости ЦВЗ, стеганоалгоритм должен обеспечивать хорошую скрытность. Существует множество внешних воздействий, которым может быть подвергнуто цифровое изображение. Часть этих воздействий имеет специфический характер и вероятность их применения в ходе коммерческого использования изображения не велика. К таким воздействиям можно отнести различного рода зашумления, фильтрации, изменение геометрии, смену палитры и т. Сжатие JPEG- является одним из наиболее распространенных алгоритмов сжатия цифровых изображений. Популярность алгоритма обусловлена высокими показателями сжатия и качества изображения. Несмотря на высокое качество сжатого изображения, алгоритм JPEG- является алгоритмом сжатия с потерями. Следовательно, при сжатии некоторая, иногда очень значительная по объему, часть информации исходного изображения необратимо теряется. При этом всегда остается вероятность того, что потеря информации изображения-контейнера приведет и к потере встроенного в него ЦВЗ. Поэтому, задача создания методов и алгоритмов, использование которых при построении стеганографических систем защиты авторских прав для цифровых изображений может гарантировать целостность ЦВЗ при сжатии JPEG-, является актуальной. JPEG- даже при использовании низкого коэффициента качества JPEG. Использование методов и алгоритмов, реализованных в виде программного комплекса, позволит сократить финансовые потери от незаконного использования цифровых изображений, являющихся интеллектуальной собственностью. Предметом исследования является устойчивость встроенной информации к сжатию с потерями алгоритмом JPEG-. Пелыо работы является разработка методов и алгоритмов позволяющих гарантировать целостность информации, внедренной в изображение-контейнер, при воздействии сжатия JPEG- с потерями. Разработать методы и алгоритмы повышения устойчивости ЦВЗ к сжатию JPEG- с потерями при условии использования низкого коэффициента качества JPEG. Методы исследования. В методах исследования использовались: методы теоретического и эмпирического исследования, аппараты вычислительной математики, методы проектирования и программирования. Научная новизна работы. Разработан метод повышения устойчивости ЦВЗ к сжатию ХРЕС- путем выбора коэффициентов встраивания в области низкочастотных (НЧ) компонент. Практическая ценность. Разработаны стеганоалгоритм и рекомендации к практическому построению стеганосистем на основе оригинального метода встраивания ЦВЗ. Внедрение результатов работы. Основные результаты работы внедрены в Учреждение Российской Академии наук Института Земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. И.В. Пушкова РАН Санкт-Петербургский филиал (СПбФ ИЗМИРАН) и в учебный процесс на кафедре «Проектирования компьютерных систем» СПбГУ ИТМО. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 4 входящие в перечень, рекомендованный ВАК РФ для защиты кандидатских диссертаций.