Разработка и применение псевдоголографических разверток цифровых изображений

• Автор: Урывская, Дарья Александровна
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ ПСЕВДОГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ РАЗВЕРТКИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
1.1. Обзор существующих методов псевдоголографической развертки
и их обобщение на случай изображений произвольного размера
1.1.1. «Регулярный» метод
1.1.2. «Псевдослучайный» метод
1.1.3. Метод побитовой инверсии
1.1.4. Метод инверсной нумерации
1.1.5. «Стохастический» метод
1.2. Декоррелирующее свойство «регулярного» метода псевдоголографической развертки
1.3. Псевдоголографическая развертка цифровых изображений с переменной длиной ключа
1.4. Выводы и результаты раздела
2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПО
ФРАГМЕНТУ ПСЕВДОГОЛОГРАММЫ
2.1. Восстановление изображений меньшего масштаба
2.2. Восстановление изображений исходного размера с помощью интерполяционных методов
2.3. Сравнительный анализ качества восстановленных изображений
2.4. Выводы и результаты раздела
3. ПСЕВДОГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ КОДИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ
ИЗОБРАЖЕНИЙ
3.1.Восстановление изображения по известному ключу при неизвестной позиции начального отсчета псевдоголограммы
3.2. Восстановление изображения при неизвестном ключе

3.2.1. Постановка задачи
3.2.2. Атаки на основе корреляционного анализа
3.2.3. Анализ экспериментальных данных
3.3. Выводы и результаты раздела
4. ПРИЛОЖЕНИЕ ПСЕВДОГОЛОГРАФИЧЕСКОГО
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ К ЗАДАЧАМ СТЕГАНОГРАФИИ
4.1. Стеганографические методы встраивания цифровых водяных знаков (ЦВЗ) в цифровые изображения. Метод замены наименьшего значащего бита
4.2. Встраивания ЦВЗ в псевдоголограмму цифрового
изображения
4.3. Модификация метода НЗБ с использованием
псевдоголографического преобразования
4.4. Оценка качества стеганосистемы
4.5. Выводы и результаты раздела
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение 1 Набор полутоновых тестовых изображений
Приложение 2 Набор цветных тестовых изображений
Приложение 3 Численные результаты оценки качества восстановления
полноразмерных изображений по фрагменту псевдоголограммы с помощью методов интерполяции по критериям: среднеквадратическому отклонению, нормированной средней абсолютной разности, энтропии
ошибки
Приложение 4 Показатели искажений вносимых цифровым водяным
знаком в изображения

ВВЕДЕНИЕ
Диссертация посвящена разработке, исследованию и анализу основных свойств псевдоголографического преобразования, а так же приложению методов псевдоголографической развертки к задачам обработки цифровых изображений, передачи и защиты информации.
Актуальность темы
Обработка цифровых изображений является одним из самых востребованных и быстро развивающихся направлений на сегодняшний день, так как находит применение во многих областях, таких как системы связи, геоинформатика, медицина, компьютерная безопасность и другие [35, 38, 58].
Во многих случаях системы, связанные с получением, обработкой, хранением и передачей данных, имеют дело с информацией, представленной в виде изображений [45, 57].
Одной из важнейших проблем работы с цифровыми изображениями является потеря или искажение данных при передаче информации через реальный канал связи. Поскольку цифровое изображение представляет собой двумерный массив, а передача данных осуществляется во многих современных системах по одномерному каналу, необходимо преобразовать изображение в одномерный сигнал. Существует много вариантов такого преобразования (развертки). Применение стандартного подхода, предполагающего построчную развертку, приводит к безвозвратной потере всего блока поврежденной информации [72].
Существуют различные методы преобразования изображений в одномерный сигнал, свободные от указанных недостатков. В частности, А.М. Брукштейном [7] предложено так называемое «голографическое» преобразование, в основе которого лежит специфический метод одномерной нумерации отсчетов изображения. Идея предложенного преобразования достаточно прозрачна: цифровое изображение разворачивается в
одномерную последовательность так, чтобы «далекие» точки изображения

(а) (б)
Рисунок 1.12 — (а) - Исходное изображение, (б) — его псевдоголограмма, полученная методом побитовой инверсии
Пусть дано изображение 1(т,п) размером //' *р тогда координаты каждого отсчета (т,п) которого можно представить в виде:

т = (т

10,т1
/ V
п = {п0,п}

(1.14)
Инвертированные значения координат:

т = (т11_1,ты_1
і=0 N
(1.15)
п = (пы_1,пм_1

Согласно данному методу псевдоголограмма Р представляет собой исходное изображение инвертированное относительно пространственных координат определяется следующим образом:
У (/«, п) = 1(т,п) (1.16)
Построчной разверткой изображения Р(т,п) формируется
псевдоголографическая последовательность {/1