Разработка и исследование метода преобразования видеоданных для определения их подлинности и подтверждения целостности

• Автор: Григорьян, Амаяк Карэнович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Оглавление
Введение
Раздел 1. Проблемы защиты и методы преобразования видеоинформации
1.1 Общие вопросы безопасности информации
1.2 Обзор форматных и неформатных методов сокрытия информации в графических изображениях
1.3 Обзор запатентованных решений
1.4 Классификация и анализ известных методов и алгоритмов
1.5 Заключение
Раздел 2. Защита видеоданных в распределенных информационно-управляющих 1Р-системах
2.1 Особенности аппаратной платформа 1Р-видеосервера
2.2 Особенности вейвлет-преобразования цифровых изображений
2.3 Дискретное вейвлет-преобразование
2.4 Заключение
Раздел 3. Внедрение и извлечение цифрового водяного знака в кадры видеопотока. Измерение качества внедрения
3.1 Алгоритм внедрения цифрового водяного знака в видеопоток
3.2 Алгоритм извлечения ЦВЗ из принятых кадров
3.3 Объективные и субъективные методы измерения качества выполненных преобразований
3.4 Популярные метрики контроля качества преобразования изображений
3.5 Заключение
Раздел 4. Практические результаты работы
4.1 Оценка качества внедрения ЦВЗ разработанными алгоритмами
4.2 Оценка достоверности принятого видеопотока
4.3 Преобразование сложных изображений
4.4 Анализ робастности ЦВЗ
4.5 Определение эффективных параметров работы разработанных алгоритмов
4.6 Временные и вычислительные затраты на внедрение ЦВЗ

4.7 Сравнительный анализ качества преобразования изображения разными программами
4.8 Заключение
Заключение
Библиографический список
Приложения
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Список используемых сокращений
Введение
Видеоинформация является одним из ценнейших предметов современной жизни, основой функционирования распределенных систем мониторинга территорий, регистрации событий, ориентации и управления подвижными объектами с видеоканалом в обратной связи. Получение доступа к ней при использовании глобальных компьютерных сетей как коммуникационной среды, на которой строятся распределенные системы, стало невероятно простым. В то же время, легкость и скорость такого доступа значительно повысили и угрозу нарушения безопасности видеоданных при отсутствии мер их защиты, а именно, - угрозу неавторизированного доступа, нарушение подлинности путем преднамеренного искажения и подмены, присвоение авторских прав на цифровые изображения и видеопотоки [1].
Преимущества представления и передачи данных в цифровом виде (легкость восстановления, высокая потенциальная помехоустойчивость, перспективы использования универсальных аппаратных и программных решений) могут быть перечеркнуты с легкостью, с которой возможны их похищение, подмена и модификация. Наиболее актуальной является задача разработки методов по преобразованию видеоинформации для подтверждения её подлинности в распределенных информационно-управляющих системах встраиваемого класса. Видеоисточник таких систем реализуется, как правило, на 1Р-видеосерверах, основной вычислительный ресурс и память которых заняты выполнением операций по захвату, оцифровке, формированию 1Р-пакетов и их передаче по сети [1].
Преобразование может осуществляться различными способами. Общей чертой таких способов является то, что передаваемое сообщение встраивается в некий не привлекающий внимание объект, который затем открыто транспортируется (пересылается) адресату.
Исторически направление стеганографического преобразования информации было первым [2], но со временем во многом было вытеснено

пользователя возможно внедрение ЦВЗ с максимальной эффективностью без внесения искажений заметных для человека.
В ряде следующих патентов Digimarc Corporation описаны способы применения методов стеганографии (рассмотренных выше) для внедрения и извлечения цифровых водяных знаков. В патенте «Стеганографическая система с глобальным распределением сигнала и адаптацией к восприятию»[40] рассматривается применение кодов, исправляющих ошибки для увеличения устойчивости встроенных ЦВЗ, и приводятся реализации системы встраивания ЦВЗ для случаев фиксированного и поточного типа контейнеров. Пример программного кода, реализующего встраивание и детектирование ЦВЗ, приведен в патенте «Стеганографический метод с внедрением маркировочных данных»[41]. В патентах «Фотографические продукты и методы встраивания информации»[42] и «Стеганографические методы для фотографии»[43] рассматриваются методы применения разработанных технологий внедрения ЦВЗ к технологиям фото-производства. Рассмотренные методы позволяют внедрять ЦВЗ в негативные и позитивные фотографические слайды, а также в фотографии на фотобумаге, и применять детектирование в фотолабораториях с целью обеспечения авторских и имущественных прав на фотографии (защита от несанкционированного копирования и тиражирования фотоизображений).
В патенте «Использование и применение многократных преобразований для защиты цифровых водяных знаков» [44] описан метод встраивания двоичного сообщения в оцифрованные мультимедийные сигналы. Согласно описанному методу к блокам сигнала применяется преобразование Фурье, после чего на основе битов ключа для текущего блока сигнала определяются амплитуды гармоник, изменением которых кодируется исходное двоичное сообщение: нулевые биты сообщения не изменяют значение амплитуды гармоники, а единичные уменьшают ее на определенное пользователем значение. Исходные амплитуды, формируют ключ, предназначенный для извлечения внедренных данных и восстановления исходного сигнала.