WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«СЕЛЕКТИВНАЯ КОНТЕНТНО-ЗАВИСИМАЯ ЗАЩИТА МУЛЬТИМЕДИЙНОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЧАСТОТНЫХ ФОРМ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МНОГОМЕРНЫХ СИГНАЛОВ ...»

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

УДК 004.056.5:621.319

БОРИСКЕВИЧ

Анатолий Антонович

СЕЛЕКТИВНАЯ КОНТЕНТНО-ЗАВИСИМАЯ ЗАЩИТА

МУЛЬТИМЕДИЙНОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ

КОМБИНИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЧАСТОТНЫХ ФОРМ

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МНОГОМЕРНЫХ СИГНАЛОВ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.19 – Методы и системы защиты информации, информационная безопасность Минск 2015 Работа выполнена в учреждении образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники».

Научный Конопелько Валерий Константинович, доктор консультант технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Сети и устройства телекоммуникаций» учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Официальные Бобов Михаил Никитич, доктор технических наук, оппоненты: профессор, начальник отдела ОАО «АГАТ-системы управления» управляющая компания холдинга Геоинформационные системы управления»»

Железняк Владимир Кириллович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологий программирования учреждения образования «Полоцкий государственный университет»

Вишняков Владимир Анатольевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры менеджмента «Минский университет управления»

Оппонирующая Государственное научное учреждение «Объединенный организация институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси»

Защита состоится « 2 » апреля 2015 г.

в 14.00 на заседании совета по защите диссертаций Д 02.15.06 при учреждении образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» по адресу:

г. Минск, ул. П. Бровки, 6, корп. 1, ауд. 232, тел. 293-89-89, 220013, e-mail: dissovet@bsuir.by.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники».

Автореферат разослан « 27 » февраля 2015 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций, доктор технических наук, профессор Т.В. Борботько

КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Существующие методы обработки, хранения и передачи мультимедийной информации (МИ) (изображения, аудио- и видеоданные) при наличии ограничений на скорость передачи, полосу пропускания, динамический диапазон и отношения сигнал–шум являются источниками появления угроз, связанных с возможностью потери, искажения и раскрытия данных, адресованных или принадлежащих конечным пользователям.

Современное развитие информационных систем (ИС) (космические системы дистанционного зондирования Земли, компьютерные системы хранения и обмена медицинских изображений, системы защиты авторских прав, системы идентификации), основными компонентами которых являются информационные ресурсы, аппаратно-программные средства информационного взаимодействия, обслуживающий персонал и пользователи, требует новых подходов к разработке форм представления и методов обработки МИ для ее защиты от несанкционированного доступа и канальных помех, подтверждения авторства на цифровой контент и его целостности, предотвращения незаконного распространения и обеспечения быстрого отклика на полученный контент с помощью мобильных устройств.

Одним из перспективных направлений решения проблемы защиты МИ на этапах взаимодействия пользователей с ИС является использование различных пространственно-частотных форм представления многомерных сигналов, зависящих от нескольких пространственных и/или временной координат, и локально-глобальных операторов их обработки с целью повышения эффективности кодирования, шифрования и маркирования МИ.

Анализ публикаций в области защиты МИ показывает, что существующие методы кодирования, шифрования и маркирования не полностью используют пространственно-частотные свойства дискретных преобразований и корреляционно-статистические особенности МИ. Отсутствуют работы, в которых решение проблемы защиты МИ было бы рассмотрено с позиций эффективного комбинирования пространственно-частотных форм представления сигналов, методов их обработки и синтеза.

Выявленная совокупность проблем полной и селективной защиты МИ и возможных подходов к их решению определяют актуальность и своевременность диссертационной работы, являющейся развитием исследований в области защиты МИ на основе комбинирования различных пространственно-частотных форм ее представления с использованием критериев качества кодирования, шифрования и маркирования и вносящей вклад в теорию и практику защиты информации, не располагающей в настоящее время средствами решения данной научной проблемы.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Связь работы с крупными научными программами, темами

Тема диссертационной работы утверждена приказом ректора учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» № 153-о от 05.10.2008 г. и соответствует подразделам приоритетных направлений фундаментальных и прикладных научных исследований Республики Беларусь на 2011-2015 гг., утвержденных Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 19 апреля 2010 г., № 585: 5.4 «Математические и интеллектуальные методы, информационные технологии и системы распознавания и обработки образов, сигналов, речи и мультимедийной информации» и 5.5 «Методы, средства и технологии обеспечения информационной безопасности при обработке, хранении и передаче данных с использованием криптографии, квантово-криптографические системы».

Работа выполнялась в учреждении образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» в рамках программ, заданий и проектов: государственной научно-технической программы «Технологии защиты и средства идентификации ценных бумаг, документов и продукции» (Шифр «Идентификация» 2003–2005 гг.), ОКР «Создание прикладных технологий и комплексов аппаратно-программных средств приема, обработки, хранения и распространения спутниковых данных для регионального пункта приема космической информации», выполненной по программе Союзного государства «Разработка и использование перспективных космических средств и технологий в интересах экономического и научно-технического развития Союзного государства» (шифр «Космос-СГ»), утвержденной постановлением Совета Министров Союзного государства от 29 декабря 2003 г., № 31 (срок окончания 2007 г.), ОКР «Создание аппаратно-программных средств высокоэффективной обработки целевой информации нового белорусского космического аппарата», выполненной по заданию 3.1 программы Союзного государства «Разработка базовых элементов, технологий создания и применения орбитальных и наземных средств многофункциональной космической системы»

(«Космос-НТ»), утвержденной постановлением Совета Министров Союзного государства от 08.06.2008 г., № 22, государственной научно-технической программы «Методы, модели и технологии компьютерной графики» ГКПНИ «Инфотех 04» № ГР 20064347), ГБЦ № 02-3177 «Разработка методов и средств защищенной от несанкционированного доступа передачи речи и данных в цифровых системах с расширением спектра и кодовым разделением каналов», МНТЦ, № В-095 «Теория и методы дискретных динамических систем в приложениях к задачам цифровой обработки сигналов» (1997–1999 гг.), «Исследование особенностей и разработка алгоритмов функционирования и программно-технических средств для силовых ведомств с целью их использования в телекоммуникационных системах с общим и санкционированным доступом» (ГКПНИ «Национальная безопасность», № ГР 20066846), «Разработка алгоритмов и программных средств сжатия и повышения помехозащищенности высокоскоростных потоков космической информации» (№ 20051851, Х/Д № 04-1013), «Разработка теории фрактолограмм и ее применение в голографии», Белорусский республиканский фонд фундаментальных исследований (Грант. Договор с БРФФИ №Ф01-114, № ГР 2002274).

Цель и задачи исследования

Цель диссертационной работы состоит в решении актуальной научнотехнической проблемы защиты контента мультимедийной информации при ее обработке, хранении, передаче и распространении в условиях угроз, приводящих к потере, раскрытию и модификации информации, для космических систем дистанционного зондирования Земли, компьютерных систем хранения и передачи медицинских изображений, систем защиты авторских прав и систем идентификации.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

- интеграция предварительного кодирования, шифрования и помехоустойчивого кодирования МИ для защиты данных от несанкционированного доступа и случайных канальных помех;

- построение одно- и двумерных псевдослучайных генераторов с улучшенными статистическими и криптографическими свойствами;

- маркирование МИ для предотвращения нарушения авторских прав, целостности и нелегального распространения;

- оптически визуализируемое маркирование МИ для мобильных медиатехнологий;

- синтез квантованных голограмм Фурье и Френеля с различной степенью защищенности для защиты МИ;

- создание аппаратно-программных средств кодирования, шифрования и маркирования МИ.

Научная новизна

Выполненные в работе исследования позволили получить совокупность новых знаний:

- неравномерная чувствительность параметров вейвлет-коэффициентов (знаковые, значимые и уточняющие биты, уровень вейвлет-разложения, тип частотного поддиапазона, вейвлет-функция) и локально-глобальных статистических параметров (средние значение, медиана, дисперсия) многоуровневой вейвлет-матрицы к преднамеренным и непреднамеренным модификациям;

- нелинейная зависимость между количеством нулевых вейвлеткоэффициентов и числом уровней разложения вейвлет-матрицы: количество нулевых вейвлет-коэффициентов увеличивается до третьего уровня вейвлетразложения в зависимости от типа биортогональных вейвлет-функции с и без адаптации и остается постоянным при более высоких уровнях разложения;

- нелинейная зависимость между качеством голографических изображений и параметрами фазовой голограммы (количество уровней квантования фазовой компоненты голограммы и итераций), установленная на основе предложенных моделей амплитудно-фазовых голограмм Фурье и Френеля для защиты изображений;

- низкие значения порогов чувствительности к изменению начальных параметров (координаты центра поворота, угол вращения, линейный размер) структурных функций, установленные на основе предложенной модели генерации муаровых масок для поточного шифрования мультимедийной информации.

Положения, выносимые на защиту

1. Метод селективной защиты изображений от несанкционированного доступа и случайных канальных помех, основанный на перцептуальной интеграции вложенного адаптивного вейвлет-кодирования, иерархического вейвлет-шифрования и помехоустойчивого вейвлет-кодирования, отличительными особенностями которого являются: а) адаптация к условиям передачи и воспроизведения, снижения избыточности на 34...54 % без потерь и 75...94 % с потерями для кодируемых тестовых изображений трех классов (France, Barbara, Lena) при 30 дБ PSNR (пиковое отношение сигнал-шум) 43 дБ;

б) управление соотношением быстродействие/уровень защищенности, в) защиты от коалиционных атак; г) достижение низкого коэффициента размножения ошибок (1,0) и высокого качества изображения (PSNR 32 дБ) при низком отношении сигнал–шум 1…3 дБ в канале связи.

2. Блочно-адаптивный метод одновременного кодирования и шифрования изображений, основанный на изменении параметров кодов Голомба–Райса (параметр расщепления кода и префиксная часть кода) в соответствии с межблочными и внутриблочными корреляционно-статистическими особенностями изображения ошибки предсказания и бинарной псевдослучайной последовательностью, что обеспечивает оптимальное соотношение между относительной избыточностью (47 %), быстродействием (2,410-4 мс на пиксел), криптографической стойкостью (2128 cекретных ключей) и энтропией (0,9997) для повышение устойчивости к криптографическим атакам.

3. Структурный синтез псевдослучайных генераторов одномерных и двумерных сигналов, основанный на выборе множества хаотических и структурных функций с ключевыми параметрами и взаимосвязей между ними с использованием корреляционно-статистических критериев эффективности генерации, отличительными особенностями которого являются: а) повышение уровня защищенности механизма запутывания–рассеяния; б) управление количеством секретных ключей (264…2512); в) улучшение статистических свойств сигналов (оконная аппроксимационная энтропия 2, нормированная энтропия распределения (0,9...1,0), нормированный коэффициент корреляции (0,002) и дисперсия самоинформации (0,002)).

4. Метод контентно-зависимого маркирования изображений в пространственно-частотной области, основанный на выборе пространственночастотных форм представления МИ, локально-глобальных операторов обработки, параметров элементов кодовых таблиц визуального шифрования и правил внедрения контентно-зависимых данных с использованием критериев эффективности маркирования, что обеспечивает трехуровневую аутентификацию контента изображения, защиту авторских прав и защиту от несанкционированного распространения информации в условиях действия коалиционных и контентно-сохраняющих атак при минимизации перцептуальных искажений маркированных изображений ( PSNR 34 дБ).

5. Метод оптически визуализируемого маркирования изображений, отличительной особенностью которого является использование синусоидальных решеток с параметрами (размер, ориентация, период) для кодирования сообщения, гибридного правила внедрения решеток, локальных операторов обработки и нормализации маркированного изображения с детектируемым контуром, что обеспечивает высокое качество маркированного изображения (PSPNR (пиковое отношение сигнал–перцептуальный шум) и WPSNR (взвешенное пиковое отношение сигнал–шум) 30 дБ), емкость внедрения ( 210 байт), инвариантность к условиям сканирования (угловому положению (450...450), аддитивному изменению интенсивности изображения) и высокую точность декодирования синусоидальных решеток (100 %).

6. Модели защищенных квантованных амплитудно-фазовых голограмм Фурье и Френеля, основанные на формировании объектного пучка с определенными пространственно-частотными свойствами, псевдослучайном кодировании опорного пучка, формировании помехоустойчивой интерференционной структуры голограммы с оптимальным параметрами синтеза и восстановления, что в отличие от известных моделей обеспечивает повышение надежности хранения, передачи и распространения информации за счет защищенности изображения от площадных искажений (15...50 %) при PSNR 30 дБ, уменьшения коэффициента межпиксельной корреляции на 91...99,8 % и увеличения количества ключевых параметров голограммы (двумерные секретные ключи, расстояние между изображением и плоскостью голограммы, виртуальная длина волны света).

Личный вклад соискателя ученой степени

Основные результаты и положения диссертации, выносимые на защиту, разработаны и получены лично автором. В работах, которые выполнены в соавторстве, личный вклад автора заключается в постановке задач, проведении исследований, анализе и интерпретации полученных результатов, формулировке выводов.

Основными соавторами опубликованных работ являются научный консультант д-р техн. наук, профессор В.К. Конопелько, который принимал участие в планировании работ, обсуждении и оценки результатов, канд. техн. наук, доцент В.Ю. Цветков, совместно с которым разрабатывались алгоритмы сжатия изображений.

Апробация диссертации и информация об использовании ее результатов

Основные положения и результаты диссертации обсуждались на Fourth Annual Seminar «Nonlinear phenomena in complex system», NPCS`95 (Minsk, 1996), 13th International Conference on Digital Signal Processing Proceedings (Греция, Санторини, 1997), SPIE Conference April 13–15 (Orlando, USA, 1998), Advanced Computer Systems Conference (ACS’2000) (Szczecin, Poland, October 2000), IV Международной конференции «Комплексная защита информации» (Минск, 2000), III и VI Международных научно-технических конференциях «МедэлектроникаМинск, 2004) и «Медэлектроника-2010» (Минск, 2010), Республиканской конференции «Обеспечение безопасности информации в информационных системах» (Минск, 2004), IX, Х и XIII Международных научно-технических конференциях «Современные средства связи» (Минск, 2004, Нарочь, 2005, Минск, 2008), I, III – XI Белорусско-российских научно-технических конференциях «Технические средства защиты информации» (Минск, 2003, 2007, 2008, 2011 – 2013, Нарочь, 2005, 2006, 2009, Браслав, 2010), международных научнотехнических семинарах «Телекоммуникации: сети и технологии, алгебраическое кодирование и безопасность данных» (Минск, 2006, 2010, 2011), IV Белорусском космическом конгрессе (Минск, 2009), Международной научно-технической конференции, посвященной 45-летию МРТИ–БГУИР (Минск, 2009), International scientific and technical conference «Prospects of development of modern information and communication technology» (Baku, 2011), 8-й Международной научнопрактической конференции ГОЛОЭКСПО-2011 (Минск, 2011), 5-й международной научной конференции по военно-техническим проблемам, проблемам обороны и безопасности, использованию технологий двойного применения (Минск, 2011), Международной научной конференции, Сколково:

«Единое инновационное пространство» (Минск, 2012). Акты об использовании и внедрении результатов диссертационной работы представлены в приложение В.

Опубликование результатов диссертации

По результатам исследований, представленных в диссертации, опубликованы 102 научные работы, в том числе 2 монографии (38,35 авторского листа), 39 статей в научных журналах (14,81 авторских листов), 29 статей в сборниках материалов конференций, 26 тезисов докладов, 6 патентов Республики Беларусь на полезную модель. Без соавторов опубликовано 11 работ, из них 3 статьи в научных журналах, 2 статьи в сборниках материалов конференций и 6 тезисов докладов на международных научно-технических конференциях.

Общий объем публикаций по теме диссертации, соответствующих пункту 18 Положения о присуждении ученых степеней и присвоении ученых званий в Республике Беларусь, составляет 52,16 авторских листа.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения (6 стр.), общей характеристики работы (6 стр.), трех частей и восьми глав с нумерацией, не зависящей от частей, и выводами по каждой главе (279 стр.), заключения (7 стр.), библиографического списка (19 стр.) и трех (64 стр.) приложений.

Общий объем диссертационной работы составляет 398 страниц, из них 195 страниц текста, 168 рисунков на 56 страницах, 104 таблицы на 35 страницах, список использованных библиографических источников (286 наименований на 19 страницах), список публикаций автора по теме диссертации (102 наименования на 11 страницах), три приложения на 64 страницах.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Во введение определены основные направления исследований, обоснована актуальность темы диссертации, показана необходимость проведения исследований для развития нового научного направления – селективной контентно-зависимой защиты мультимедийной информации, связанной с эффективной комбинацией дискретных преобразований многомерных сигналов вейвлет-преобразования), ДКП (дискретного косинусного (ЛВП (лифтигн преобразования), SVD (singular value decomposition, сингулярного разложения), ДПФ (дискретного преобразования Фурье) и ДПФр (дискретного преобразования Френеля)) на основе их пространственно-частотных свойств с целью эффективного кодирования, шифрования и маркирования МИ для обеспечения конфиденциальности, оценки подлинности и контроля целостности, установления авторства и защиты от несанкционированного распространения.

В первой главе приведены результаты анализа современного состояния нового направления исследования – селективной контентно-зависимой защиты МИ на основе комбинирования эффективных методов обработки (рекурсивные развертки, дискретные преобразования, пространственно-частотные модели изображения, гибридные правила внедрения данных, локально-глобальные операторы обработки) с учетом корреляционно-статистических особенностей МИ, пространственно-частотных свойств ЛВП и критериев качества кодирования, шифрования и маркирования МИ.

Предложены пространственные показатели, позволяющие разделять изображения на классы, характеризуемые различной степенью изменения яркости и корреляции соседних (вертикальных, горизонтальных и диагональных) пикселов. Установлено, что изображения большинства классов характеризуются высокой корреляционной избыточностью, определяемой нормированным коэффициентом корреляции (0,864...0,993), и высокой пространственной активностью, определяемой количеством яркостных перепадов (117,8...7991). На основе нестационарной гауссовой и стационарной обобщенной гауссовой моделей изображения и пороговой модели декомпозиции изображения на сглаженные, контурные и текстурные области предложены обобщенные перцептуальные аддитивно-мультипликативные правила внедрения цифровых водяных знаков (ЦВЗ), основанные на функции видимости шума NVF (Noise Visibility Function) и учитывающие разную степень яркостного и контурного маскирования вносимых искажений. Данные правила позволяют адаптироваться к контенту изображения и достичь оптимального соотношения между незаметностью ЦВЗ и устойчивостью к атакам посредством показателей качества маркированных изображений WPSNRNVF и PSPNR.

Для зашиты аудиосигналов предложен подход, сочетающий преобразование аудиосигнала в форму графических образов (изображений и спектрограмм) и обратно из графического образа в сигнал без потери разборчивости с возможностями методов кодирования, шифрования и маркирования изображений и основанный на построении матриц произвольных траекторий двумерных рекурсивных разверток с сохранением статистических и перцептуальных свойств медиа-данных.

В качестве базового дискретного преобразования сигнала и изображения для защиты МИ, обеспечивающего многомасштабную форму представления информации, выбрано лифтинг вейвлет-преобразование (ЛВП) с иерархической адаптацией к размеру сигнала без расширения границ, основанное на последовательном вычислении ЛВП с использованием вейвлет-функции Хаара (Биор 2/2) на граничных и вейвлетфункций Биор 9/7 на неграничных исходных значениях, адаптивном дополнении последовательности аппроксимационных вейвлет-коэффициентов определенного уровня вейвлет-разложения, что обеспечивает возможность компактной аппаратной реализации прямого ЛВП, увеличения скорости вычислений за счет минимизации объема буферной памяти для временного хранения промежуточных вейвлеткоэффициентов и повышения точности вычисления низкочастотных вейвлеткоэффициентов. Определено, что выигрыш в коэффициенте сжатия без потерь от использования ЛВП с иерархической адаптацией к размеру изображения достигает 12 % (Биор 2/2) и 14 % (Биор 5/3) для фрагментов тестового изображения France с размерами 300300, 400400, 500500, 480512 и 384512. Показано, что вычислительная сложность ЛВП с иерархической адаптацией к размеру изображения 300300 может быть снижена примерно до 3 раз.

Предложены коэффициенты выигрыша кодирования по дисперсии и энтропии в децибелах для выбора и оценки влияния вейвлет-функций на статистические параметры изображений в вейвлет-области:

–  –  –

Определено, что по критерию максимума коэффициента выигрыша кодирования по дисперсии наилучшей вейвлет-функцией является Биор 13/11 для изображений Lena (17,7 дБ), Barbara (14,0 дБ), Baboon (6,71 дБ) и France (17,3 дБ).

Показано, что наилучшими базисными вейвлет-функциями по критерию максимума коэффициента выигрыша кодирования по энтропии являются Биор9/7, Биор 13/11 и Биор 13/7 для тестовых изображений Lena (4,73…4,75 дБ), Barbara (3,6…3,67 дБ), Baboon (1,64 дБ) и France (3,6…3,63 дБ). Установлено, что обобщенное гауссово распределение с параметрами формы 0,4 1,49 является эффективной статистической моделью для среднечастотных и высокочастотных вейвлет-коэффициентов многоуровневого ЛВП.

Для адаптации к контурным и гладким областям изображений предложен метод вычисления адаптивного ЛВП с двумя порядками предсказания O(1, 5) (АЛВП(1, 5)), основанный на последовательном применении линейного оператора обновления с весовыми коэффициентами (1/2, 1/2) функции Биор 2/2, и оператора предсказания с возможностью адаптивного выбора двух порядков предсказания (первого порядка с весовыми коэффициентами (1,1) функции Биор 2/2 и пятого порядка с весовыми коэффициентами (3/128, 22/128; 1, 22/128, 3/128) функции Биор 2/10 с формированием дополнительной бинарной информации об адаптации, что обеспечивает минимизацию объема информации об адаптации в 2,25 раза по сравнению с АЛВП(1, 3, 5) с тремя порядками предсказания O(1, 3, 5) и увеличение концентрации энергии изображения в минимальном количестве вейвлет-коэффициентов по сравнению с вейвлет-функциями Биор 2/2, Биор 5/3 и Биор 9/7 без адаптации в 5, 4 и 2 раза соответственно для всех уровней вейвлетразложения. Определено, что вычислительная сложность АЛВП (1, 5) уменьшается в 3 раза по сравнению с вейвлет-функцией Биор 9/7 и увеличивается в 2 раза по сравнению с вейвлет-функцией Биор 5/3.

Определены локально-глобальные статистические параметры (средние значение, медиана, дисперсия) вейвлет-матрицы защищаемого изображения и условия их вычисления для формирования контентно-зависимых бинарных вейвлет-изображений и маркирования МИ на основе пороговых ВСРС, что обеспечивает максимально возможную визуальную и статистическую незаметность ЦВЗ, устойчивость к широкому спектру преднамеренных и непреднамеренных воздействий. Синтез контентно-зависимых бинарных вейвлетизображений, устойчивых к широкому спектру модификаций, осуществляется с помощью соотношения

–  –  –

где loc f () и glob f () – локальный и глобальный операторы обработки, определяющие признаки в окрестности определенного размера (33, 55 и 77) с центром в псевдослучайной i -й позиции j -го низкочастотного LLj поддиапазона значений cLLji (m, n) вейвлет-коэффициентов защищаемого изображения; j– индекс уровня вейвлет-разложения; K S – секретный ключ пользователя.

Установлено, что энтропия бинарных вейвлет-изображений, формируемых из защищаемых тестовых изображений Lena, Barbara, Baboon, France, почти не зависит от типа изображений, принимает значения не меньше 0,99 и достигает максимального значения 0,999999 для локально-глобального медианного оператора обработки (маска 7х7).

Стандартные алгоритмы полного шифрования и кодирования МИ дают удовлетворительный уровень защищенности, но имеют ряд недостатков: большие вычислительные затраты, не позволяют расширить спектр услуг ИС и не учитывают корреляционно-статистическую и перцептуальную избыточности пространственно-частотных форм представления МИ. Определены временные условия эффективности использования селективных шифрования и помехоустойчивого кодирования, зависящие от времени выделения перцептуально значимой информации изображения или его сжатого битового потока посредством показателей деградации качества изображения. Предложена совокупность показателей оценки эффективности селективного кодирования, шифрования и маркирования, позволяющая улучшить точность предсказания качества изображений существующими объективными показателями, определять сложность и избыточность пространственно-частотных структур, осуществлять выбор параметров ЛВП, цветовых преобразований изображений и отношение шифрования.

Определены основные подходы и требования к интеграции методов кодирования, шифрования и маркирования в системе защиты авторских прав МИ:

предварительное вложенное кодирование, селективное шифрование, иерархическая структура секретных ключей, устойчивость ЦВЗ к коалиционным и непреднамеренным атакам.

Во второй главе описаны разработанные средства селективной защиты МИ в вейвлет-области от несанкционированного доступа и случайных канальных помех и определены условия интеграции алгоритмов кодирования и шифрования.

Возникающие при решении задачи интеграции кодирования и шифрования проблемы обусловлены тем, что традиционные подходы используют принципы независимого и последовательного применения алгоритмов без учета взаимосвязи пространственно-частотных свойств форм представления МИ. Для защиты МИ от несанкционированного доступа и случайных канальных помех предложен метод интеграция шифрования и помехоустойчивого кодирования в процесс предварительного кодирования, основанного на адаптивном ЛВП (АЛВП) с иерархической адаптацией к размеру сигнала без расширения границ, контурным и гладким областям изображений и предложенной совокупности показателей качества кодирования избыточность, интегральная (относительная перцептуальная метрика качества, коэффициенты выигрыша кодирования по энтропии и дисперсии, количество уровней пространственного разрешения и качества, энергетический выигрыш кодирования, вероятности битовых и пиксельных ошибок) и шифрования (коэффициент размножения ошибок, корреляционно-статистические показатели, объем ключевого пространства (рисунок 1).

Главный Масштабируемый Мультимедийная АЛВП секретный битовый поток информация MECT ключ

–  –  –

Для формирования масштабируемой структуры сжатого битового потока по качеству и разрешению с различной чувствительностью к канальным ошибкам (таблица 1) предложен метод масштабируемого вейвлет-кодирования MECT (Multiscale Embedded Cluster Tree), основанный на АЛВП, пространственно-частотной модели внутрисубполосной корреляционной избыточности многоуровневой вейвлетматрицы изображения и адаптивной иерархической кластеризации битовых плоскостей (БП) частотных поддиапазонов, что позволяет адаптироваться к ресурсам канала передачи, разрешающей способности и производительности аппаратновычислительных платформ терминалов пользователей.

Таблица 1. – Оценка количества значимых (ЗБ) и уточняющих (УБ) бит от номера БП частотных поддиапазонов изображения Lena (Биор 9/7) Номер Кол-во ЗБ на Кол-во УБ Общее ЗБ от общего кол- ЗБ от общего БП БП кол-во ЗБ ва ЗБ, % кол-ва бит, % 15 9 0 9 0,0011 0,0008 14 7 1 16 0,0019 0,0015 13 7 1 23 0,0028 0,0021 12 19 1 42 0,0051 0,0038 11 109 3 151 0,0183 0,0137 10 299 20 450 0,0547 0,0409 9 860 73 1310 0,1591 0,1191 8 2097 232 3407 0,4138 0,3098 7 5878 557 9285 1,1277 0,8443 6 12751 1501 22036 2,6763 2,0039 5 25322 3668 47358 5,7518 4,3065 4 45881 8088 93239 11,3242 8,4788 3 90086 16460 183325 22,2654 16,6708 2 203386 32989 386711 46,9674 35,1659 1 255181 73703 641892 77,9600 58,3711 Определено, что последовательная модификация одного из значимых бит 10, 8, 6 или 5-й битовой плоскости приводит от полной до визуально незначимой деградации качества восстановленного изображения.

Разработанный алгоритм MECT позволяет снизить вычислительную сложность вложенного кодирования вейвлет-коэффициентов за счет исключения операций поиска в кластерном дереве и между кластерами различного уровня вейвлетразложения по сравнению с алгоритмами SPECK и SPIHT и избыточность на 34...54 % без потерь и 75...94 % с потерями для тестовых изображений трех классов (France, Barbara, Lena) при 30 дБ PSNR 43 дБ. Приведены особенности структуры предложенного формата MECT для масштабируемого хранения и прогрессивной передачи изображений.

Для повышения защищенности изображений предложен метод адаптивного вейвлет-кодирования, основанный на АЛВП O(1,5) с двумя порядками предсказания, блочно-древовидном вейвлет-кодировании (БДАС-2), в котором два первых уровня вейвлет-разложения обрабатываются MECT, а остальные SPIHT (Set Partitioning In Hierarchical Trees), и компрессии бинарных изображений с информацией об адаптации посредством алгоритма JBIG (Joint Bi-level Image Experts Group). Данный метод обеспечивает снижение избыточности на 34...54 % без потерь для тестовых изображений четырех классов (Mandrill, France, Barbara, Lena), что превосходит алгоритм JPEG2000 на 8...11 %. Для защиты МИ от несанкционированного доступа предложено селективное потоковое шифрование иерархии пакетов в вейвлет-области, основанное на защищенной иерархической структуре секретных ключей, генераторе псевдослучайных последовательностей (ГПСП) и неравномерной чувствительности параметров вейвлет-коэффициентов (номер БП частотных поддиапазов, знаковые, значимые и уточняющие биты, номер уровня вейвлет-разложения, тип ориентации частотного поддиапазона) к искажениям. Показано, что селективное шифрование обеспечивает многоуровневый доступ к мультимедийному контенту посредством использования защищенной иерархической структуры секретных ключей, основанной на представлении секретного главного ключа в виде трех взаимосвязанных субключей и генерации иерархии субключей для различных уровней качества и разрешения МИ. Устойчивость иерархической структуры секретных ключей к коалиционным атакам определяется выбранными структурой главного ключа и генератором иерархии ключей.

Для защиты МИ от случайных канальных помех предложено селективное помехоустойчивое вейвлет-кодирование иерархии пакетов в вейвлет-области, основанное на интеграции в процесс предварительного вейвлет-кодирования и вейвлет-шифрования семейства LDPC IRA (Low Density Parity Check-Irregular Repeat-Accumulate, низкоплотный код)-кодов с различной избыточностью и корректирующей способностью посредством учета перцептуальных свойств вложенного кода. Установлено, что данное кодирование в условиях использования модели канала связи с аддитивным белым гауссовым шумом, бинарной фазовой модуляции (BPSK (Binary Phase Shift Keying)) и выбранного семейства LDPC IRA-кодов со скоростями 1/2, 3/4, 5/6 и 8/9 приводит к выигрышу качества восстановления в понятиях PSNR и структурного сходства (SSIM, Structural Similarity) по сравнению с неселективным кодированием.

Определено, что при селективном кодировании биты высокой психовизуальной значимости восстанавливаются без ошибок при ОСШ 1 дБ в канале, биты средней значимости восстанавливаются без ошибок при ОСШ 2 дБ и биты низкой значимости восстанавливаются без ошибок при ОСШ 4 дБ.

Для адаптации к условиям передачи и защиты речевого сигнала предложен метод двумерного прогрессивного кодирования LSF (Linear Spectral Frequency)параметра речевого сигнала (РС), основанный на разбиении РС на неперекрывающиеся суперкадры, формировании матрицы целочисленных значений LSF-коэффициентов с учетом их психоакустической значимости, ДКПизображения LSF-коэффициентов и частотно-полосовой обработке ДКПкоэффициентов, что позволяет уменьшить необходимое для описания LSFкоэффициентов количество бит на 5...16 бит в зависимости от размера суперкадра при сохранении высокого качества кодирования (спектральное расстояние, SD 2 дБ). Определено, что улучшение качества синтезируемой речи и снижения скорости битового потока РС достигается посредством использования временной структуры суперкадров с различной длиной кадров для оценки LSF-параметра, Pitch-параметра (частота основного тона) и Gain-параметра (коэффициент усиления).

В третьей главе представлены результаты исследования предложенного метода одновременного энтропийного кодирования и шифрования изображений с помощью структурных свойств кода Голомба–Райса (ГР), экспоненциального (ЭГР) и субэкспоненциального (СЕГР) кодов Голомба–Райса.

Определено, что решение задачи обеспечения конфиденциальности передаваемых и хранимых изображений на основе последовательного применения предварительного кодирования и шифрования приводит к детерминированной структуре сжатого битового потока и уменьшению быстродействия средств защиты информации. Предложен метод интеграции предварительного энтропийного кодирования и хаотического шифрования, основанный на формировании изображения ошибки предсказания и векторов неотрицательных целочисленных значений символов, уменьшении кодовой избыточности и шифровании посредством изменения параметра расщепления и префиксной части кода ГР в соответствии с корреляционно-статистическими особенностями исходного изображения и со значениями бинарной псевдослучайной последовательности (рисунок 2).

Формирование Формирование изображения векторов Хаотический Изображение ошибки значений генератор предсказания символов

–  –  –

Установлено, что предложенный быстрый алгоритм одновременного энтропийного кодирования и шифрования изображений обеспечивает оптимальное соотношение между относительной избыточностью (47 %), быстродействием (2,410-4 мс на пиксел) и криптографической стойкостью (2128 cекретных ключей) за счет выбора предсказателя с высоким отношением точности предсказания/вычислительной сложности, размера кодируемого блока, ключевых параметров хаотического структурного генератора и адаптивных кодов ГР, ЭГР и СЕГР.

Показано, что уменьшение межблочной и внутриблочной избыточности сигнала ошибки предсказания достигается для источников неотрицательных целочисленных символов с распределением вероятностей их появления, близким к геометрическому распределению.

Определены условия адаптивного выбора параметра расщепления kt 1 кода ГР для уменьшения межблочной и внутриблочной избыточности векторов { xt xt ( et,n,...,et,n d,...,et,n S 1 ),t 1,T } ошибки предсказания

e { en n 0,( N 1 )( M 1 ) } :

–  –  –

0 при t,d 2 k, e где N et,d / 2, N log2 ( et,d / 2 1 и N k k

– log2 e t,d k 1 при t,d 2 k e количество единиц или нулей префиксной части структуры кодов ГР, ЕГ или СЕГ; BitInfo( et,d ) – символы бинарных частей структуры кодов ГР, ЕГ или СЕГ.

Определено, что результирующая структура битового потока имеет псевдослучайный характер с энтропией порядка 0,9997 при использовании адаптивного кода ГР и трехточечного предсказателя Paeth для тестовых изображений Lena, Barbara, Baboon и France В четвертой главе приведены результаты исследований криптографических и статистических свойств разработанных генераторов одномерных и двумерных псевдослучайных сигналов.

Одним из эффективных подходов, удовлетворяющих требованиям гарантированной безопасности ГПСП, по сравнению с известными алгоритмическими ГПСП (линейными и нелинейными конгруэнтными генераторами, генераторами на основе регистров сдвига с линейной обратной связью, генераторами, использующими криптографические функции), является разработка ГПСП на основе свойств детерминированного хаоса. Существующие генераторы в основном используют одну хаотическую функцию (ХФ), что небезопасно, так как полный детерминированный хаос существует для малого множества значений ключевых начальных параметров. Объем ключевого пространства зависит от типа и количества ключевых параметров ХФ и от точности вычислений значений хаотической последовательности (ХП), определяющих статистическую неустойчивость и ограниченную декорреляцию значений ХП.

На основе предложенной трехуровневой оценки качества генерации квантованной ХП синтезированы 1D структурные хаотические генераторы (многокомпонентные кольцевой и параллельный генераторы, двухкомпонентный генератор с хаотическими перестановками) и 2D хаотический генератор, позволяющие снизить требования к выбору типа и параметров ХФ, увеличить количество секретных ключей (264…2512) и чувствительность к изменению начальных параметров. Показано, что предложенный 2D хаотический генератор, основанный на выборе 1D хаотического генератора и формировании вертикальногоризонтальных матриц перестановок, позволяет уменьшить межпиксельную корреляцию изображения в среднем на 99,8 % для всех пикселов изображения независимо от их расположения.

Проведен анализ статистических свойств разработанных структурных генераторов квантованных и бинарных ХП. Определено, что генерируемые бинарные ХП отвечают требованиям статистических тестов NIST (значение вероятности р 0,03) и характеризуются высокой равномерностью амплитудного Фурье-спектра (0,8), равномерностью гистограммы (0,84), низким коэффициентом асимметрии (0,09) и эксцессом гистограммы (1,6) и высокими значениями нормированной энтропии ( 0,9) распределения точек ХП по ячейкам с определенным размером (рисунок 3) и аппроксимационной энтропии ( 2,0).

–  –  –

Определено, что многокомпонентный генератор с кольцевой сменой секретных ключей обеспечивает в 1,5 раза большие значения нормированной энтропии распределения векторов в пространстве (S=0,9), чем генератор с одной ХФ (S=0,6). Установлено, что длина кодового слова для представления значений хаотических переменных должна быть не меньше 24 бит с целью достижения максимальных значений нормированной энтропии (S 0,9). Показано, что генератор с кольцевой сменой ключей увеличивает значения аппроксимационной энтропии более чем в 2 раза по сравнению с генератором на одной ХФ, что приводит к увеличению непредсказуемости ХП по сравнению с однокомпонентными генераторами.

Для потокового шифрования МИ впервые предложена параметрическая модель генерации ключевых муаровых масок (ММ) IMM размером ХУ, основанная на мультипликативной взаимосвязи между частотой f 0 муаровых полос маски и структурной функцией S(x, y, x0, y0,0 ) с ключевыми параметрами, определяющими форму, толщину и период муаровых полос:

I MM ( x0, y0, f 0, 0 ) ( I MM ( x, y, x0, y0, f 0, 0 ) x 0, X 1, y 0, Y 1), (6)

где I MM (x, y, x0, y0, f0, 0 ) ( f0 S(x, y, x0, y0,0 ))modQMM – значение пиксела ММ с координатами ( x, y) ; QMM – количество уровней квантования ММ; ( x 0, y0 ) и 0

– ключевые параметры сдвига (координаты центра поворота маски) и поворота (угол вращения маски) ММ.

Установлено, что количество ММ для поточного шифрования изображения размером 512512 пикселов составляет более 264 за счет минимальных изменений параметров (сдвига, поворота и частоты) модели, при которых получается изображение с минимальной дисперсией самоинформации (10-3).

В пятой главе описаны методы контентно-зависимого маркирования двумерных сигналов, основанные на комбинировании пространственночастотных форм их представления и обеспечивающие аутентификацию контента, защиту авторских прав и защиту от незаконного распространения информации.

После расшифрования МИ становится уязвимой для угроз модификации.

Для решения данной проблемы предложен новый подход контентно-зависимого маркирования МИ, основанный на сочетании форм ее представления (рисунок 4).

–  –  –

Рисунок 4. – Блок-схема контентно-зависимого маркирования МИ в пространственно-частотной области Предложен метод локально-глобальной контентно-зависимой аутентификации изображений в вейвлет-области, основанный на взаимодополняющих перцептуальных свойствах ДКП и ДВП, контентнозависимой генерации масок маркирования и трехуровневом принятии решения о подлинности изображений.

Данный метод аутентификации контента обеспечивает высокое качество маркированного изображения (PSNR 34…42 дБ) и классификацию непреднамеренных и преднамеренных воздействий на три категории (модификация МИ и ее местоположение, обработанное изображение и достоверное изображение).

Разработан метод контентно-зависимого маркирования изображений, основанный на пространственно-частотных свойствах ЛВП, формировании бинарных контентно-зависимых изображений, выборе параметров кодовой таблицы (КТ) и визуальном шифровании идентификационных данных парой (к = n = 2) защищенных шумоподобных бинарных теневых изображений ТИ 1и ТИ 2 (рисунок 5).

–  –  –

Данный метод обеспечивает высокий уровень защищенности контента МИ без изменения их качества за счет выбора оптимальных параметров КТ в понятиях трех критериев качества визуального шифрования (равенство вероятностей выбора строк КТ, равенство вероятностей появления черных и белых пикселов кодового блока и равенство вероятностей использования кодовых блоков) и критериев качества ТИ.

Для защиты ценных документов от подделки и снижения ее себестоимости синтезированы безопасные КТ с целью визуального шифрования идентификационных данных с повышенным разрешением порядка 1200 – 2540 пикселов на дюйм.

Установлено, что предложенная ВСРС (2, 2) с двумя пикселами в кодовом блоке (m = 2) без расширения в 6,5 и 2,2 раза безопаснее, чем ВСРС (2,2), (m = 2, m = 4) с расширением размеров ЦВЗ согласно оценке коэффициента межпиксельной автокорреляции теневого изображения и в 6,5 и 1,4 раза – согласно оценке нормированного расстояния Танимото.

–  –  –

Из таблицы 2 видно, что при 00 или четном количестве появления одной из пар (01, 10) псевдослучайно выбирается одна из первых двух строк кодовой таблицы, а при 11 или нечетном количестве появления одной из пар (01, 10) псевдослучайно выбирается одна из последних двух строк кодовой таблицы.

Разработан метод устойчивого перцептуального контентно-зависимого маркирования изображений в пространственно-частотной области, основанный на представлении защищаемого изображения в виде набора взвешенных битовых плоскостей, перцептуальных правилах выбора значимых бит (4 и 5 при 8-битном кодовом слове) и позиций внедрения, контентно-зависимой идентификационной информации, внутрипиксельной и локальной межпиксельной коррекции ошибок встраивания по критерию минимизации ошибки внедрения, что обеспечивает устойчивость внедренной информации к широкому классу непреднамеренных воздействий и минимизацию искажений маркируемого изображения.

Определено, что процедура коррекции ошибок внедрения увеличивает PSNR, WPSNR и PSPNR на 1,4, 0,7 и 1,8 дБ соответственно.

В шестой главе приведены результаты исследования разработанного метода блочно-синусоидального маркирования изображений и робастного извлечения внедренных данных для мобильных медиа-технологий.

Для оперативного безопасного информационного взаимодействия с изображениями на твердом носителе с целью быстрого перехода на соответствующую веб-страницу требуется цифровое маркирование МИ, устойчивое к условиям печати и считывания мобильным устройством.

Предложен метод перцептуального блочного маркирования изображений на основе синусоидальных решеток с тремя идентификационными параметрами (размер, ориентация, период) и робастного текстурно-корреляционного извлечения маркирующей информации (рисунок 6). Емкость внедрения данных, кодируемых синусоидальными блоками, зависит от размеров маркируемого изображения и идентификационных параметров решетки.

Рисунок 6. – Синусоидальное маркирование и робастное извлечение данных из печатного изображения мобильным телефоном Для управления соотношением между незаметностью и устойчивостью к условиям печати и оптического считывания решеток исследованы основные правила их встраивания.

Установлено, что гибридное правило внедрения с использованием NVF, основанное на сочетании мультипликативного правила и эффектов яркостного и контурно-текстурного маскирования искажений зрительной системы, обеспечивает высокое качество маркированного изображения с PSNR=31,4 дБ и WPSNR=35,5 дБ.

Разработанный текстурно-корреляционный метод надежного извлечения маркирующей информации, основанный на обнаружении и нормализации маркированной области, формировании LBP (Local Binary Pattern)маркированного изображения и корреляционном декодировании сообщения, обеспечивает инвариантность к вращению маркированного изображения в диапазоне не менее (450...450) и аддитивному изменению интенсивности изображения, высокую вероятность правильного извлечения встроенных данных (100 %) при использовании синусоидальных блоков с размером 16х16 пикселов, периодом 2 пикселов и количеством ориентаций решетки 4.

Для вычисления инвариантного к повороту LBP8r,1 u 2 -признака i

–  –  –

равномерности, характеризующая количество переходов 0/1, 1/0 в циклическом бинарном представлении LBP8,1 -признака.

Установлено, что предложенный алгоритм вычисления LBP-изображения, основанный на выборе примитива размером 1х1, 2х2 или 3х3 и вычислении быстрого инвариантного к повороту LBP-признака, позволяет получить выигрыш в скорости вычисления LBP-изображения в среднем 69 % по сравнению с вариантом без ускорения за счёт сокращения относительного количества операций сравнения в 2 раза и сокращения относительного количества пикселов, к которым осуществляется доступ при вычислении LBP-признака, в 4,3 раза.

В седьмой главе приведены результаты исследования предложенных моделей синтеза защищенных цифровых голограмм Фурье и Френеля для повышения эффективности защиты МИ.

Одним из эффективных направлений совершенствования и развития средств кодирования и маркирования МИ является использование голографических методов, использующих дискретные преобразования со слабо декоррелированной амплитудно-фазовой структурой для синтеза помехоустойчивой интерференционной структуры голограммы. Существенными ограничениями использования цифровых голографических технологий являются высокий динамический диапазон голографической информации и невысокий уровень защищенности цифровых голограмм (ЦГ).

Для решения данных проблем предложены модели синтеза голограмм Фурье и Френеля, основанные на амплитудно-фазовых свойствах ДФП, ДПФр и интерференционной структуры объектного и опорного пучков (рисунок 7).

–  –  –

Рисунок 7. – Обобщенная блок-схема синтеза и восстановления ЦГ Предложены модели защищенных квантованных голограмм Фурье (квантованные амплитудно-фазовые Фурье-голограммы, фазовые Фурьеголограммы, безопорные амплитудные Фурье-голограммы), основанные на формировании объектного пучка с учетом пространственно-частотных свойств ДПФ, амплитудном и фазовом псевдослучайном кодировании опорного пучка, формировании помехоустойчивой интерференционной структуры и установлении оптимального соотношения между параметрами Фурье-голограммы и качеством голографических изображений.

Установлена нелинейная количественная связь между качеством голографических изображений в оценках PSNR и параметрами голограммы (количество уровней квантования фазовой компоненты голограммы и итераций).

Определено, что для восстановления изображения с PSNR 31 дБ требуется 64 уровня квантования фазовой компоненты голограммы и 128 итераций и с PSNR 34 дБ – 256 уровней квантования и 128 итераций (рисунок 8).

Рисунок 8. – Зависимость качества голографических изображений (PSNR, дБ) от количества уровней квантования фазовой компоненты голограммы при фиксированном количестве итераций восстановления (128 итераций) Анализ предложенных моделей синтеза защищенных квантованных голограмм Фурье показывает, что цифровые голограммы обладают высоким уровнем устойчивости к площадным повреждениям (порядка 50 % площади голограммы) с качеством воспроизведения PSNR 30 дБ и защищенности за счет использования большого множества масок амплитудно-фазового кодирования.

Установлено, что динамический диапазон коэффициентов преобразования в плоскости голографирования сужается в 70 раз при использовании фазовой маски с нормальным распределением фаз с нулевым средним значением и единичном среднеквадратичном отклонении. Определены условия качественного восстановления двухбитовой фазовой Фурье-голограммы.

Разработаны модели защищенных квантованных голограмм Френеля, основанные на псевдослучайном амплитудно-фазовом кодировании опорного пучка, выборе голографируемых изображений с различными расстояниями до плоскости регистрации голограмм, правила объединения голограмм Френеля в наложенную голограмму и оптимального соотношения между параметрами голограммы Френеля и качеством голографических изображений.

Результаты моделирования голограмм Френеля показывают, что в отличие от Фурьеголограмм они имеют больше ключевых параметров (расстояние между голографируемым изображением и плоскостью голограммы, виртуальная длина волны света и секретный ключ генератора маски кодирования опорного пучка) и возможность гибкой настройки параметров проецируемого голографического изображения (расстояния до плоскости проецирования и геометрических размеров). Предложенная модель защищенной наложенной голограммы Френеля позволяет создавать визуальные эффекты для моделирования фона наблюдения восстановленных голографических изображений.

Осуществлена оценка искажений голографического изображения при изменении ключевых параметров голограммы: расстояния d между плоскостями изображений и плоскостью голограммы и виртуальная длина волны. Показано, что изменения на 100 нм и d на 10 см приводят к деградации голографических изображений с PSNR = 11,8 дБ, 3-PSNR = 10,2 дБ, 3-SSIM = 0,46, RFSIM (сходство признаков преобразования Рисса, Riesz-Transform Feature SIMilarity) = 0,000739 и PSNR = 11,1 дБ, 3-PSNR = 9,98 дБ, 3-SSIM = 0,44, RFSIM = 0, 0001095 соответственно.

Показано, что свойство избыточности голограммы Френеля позволяет восстановить голограмму из части, составляющей не более 50% от ее площади.

Установлено, что голографическое изображение может быть восстановлено из действительной, мнимой и фазовой компонент голограммы. Определено, что фазовая компонента по сравнению с амплитудной компонентой голограммы Френеля содержит важную информации о структуре сигнала, что позволяет восстановить сигнал без амплитудной компоненты.

Показано, что предложенная модель голограммы Френеля является основой для синтеза голографических QR-кодов с повышенной устойчивостью к площадным повреждениям.

В восьмой главе приведены результаты синтеза и анализа пространственно-частотных структур с высоким уровнем защищенности для защиты и маркирования цифрового контента МИ.

Для решения задачи смыслового маркирования МИ биометрическими признаками голоса человека предложен метод синтеза и восстановления квантованных амплитудно-фазовых визуально-звуковых образов (ВЗО) РС, основанный на свойствах ДФП, ДКП и преобразовании частотно-временной матрицы коэффициентов преобразования в полутоновое изображение с требуемым уровнем квантования, что обеспечивает высокое качество восстановления РС (среднеквадратичное отклонение, СКО = 0,002) при 50 % перекрытии кадров и оконной функции Хэмминга и сохранении разборчивости речевого сообщения и узнаваемости личности говорящего.

Установлено, что уменьшение динамического диапазона ВЗО достигается посредством нелинейного квантования ВЗО на основе µ-закона квантования при длине кодового слова значения отсчета РС от 3 до 7 бит. Определено, что разборчивость восстановленного РС сохраняется при использовании бинарного ВЗО, полученного с помощью метода диффузии ошибки квантования.

Для увеличения пространственной сложности и уровня защищенности элементов маркирования предложен метод синтеза детерминированных и псевдослучайных фрактальных пространственно-частотных структур с увеличенным множеством ключевой информации (линейное расстояние между двумя крайними точками генератора, размер линейного элемента генератора, пседослучайный угол поворота крайних сегментов генератора, число последовательно связанных линейных сегментов, фрактальная размерность структуры, количество сторон и вложений инициаторов). Установлено, что сложность пространственно-частотных фрактальных структур зависит от параметров инициатора и генератора. Определены условия восстановления бинарных фрактальных структур из фазовых Фурье-образов и их взаимосвязь с восстановлением цифровых фазовых голограмм. Дана оценка сложности амплитудного Фурье-образа фрактальной структуры на основе ее фрактальной размерности в пространственной области.

Для повышения качества восстановления изображений по произвольно выбранному фрагменту предложен метод синтеза псевдоголографических изображений, основанный на рекурсивных симметричных и несимметричных рассеивающих перестановках и локальных операторов обработки восстановленных изображений. Это позволяет уменьшить среднее значение коэффициента межпиксельной (вертикальной, диагональной и горизонтальной) корреляции на 91…95 % за счет выбора максимального различия размеров примитива и конечной матрицы рассеивающих перестановок, позиции элементов в примитиве и типа рассеивающей перестановки (симметричной и несимметричной).

M r ( mI,J ( r )) ( i, j ( r ))( Синтез матрицы несимметричных S S S ) r ( S ) r рекурсивных рассеивающих перестановок на r -й итерации с числом элементов S r ( S 4 ), основанный на выборе размера примитива M1 ( mI,J 1 ) S S ( i, j 1 ) S S с определенными параметрами (число элементов, диапазон значений элементов, позиция элементов), предварительных операций над примитивом (циклического сдвига по вертикали и/или по горизонтали, угла поворота (90, 180 и 270) и их комбинацией), задании размера матрицы E ( en )( S ) r 1( S ) r 1 единичных элементов en=1 на текущей итерации и задание количества итераций R, определяющих размер результирующей матрицы M R, осуществляется с помощью системы соотношений:

–  –  –

индексы элементов матрицы M r ; ( ) – функция позиционного преобразования элементов матрицы M r, определяющая степень несимметричности заполнения матрицы рассевающей перестановки.

Установлено, что для площадных искажений (квадратный, вертикальный и горизонтальный блоки) использование схемы «псевдослучайная выборка и последовательная запись» по сравнению со схемой «последовательная выборка и псевдослучайная запись» обеспечивает более высокое качество (PSNR 30 дБ) восстановленных изображений Barbara, France и Lena при не более 40 %-й потере площади псевдоголографических изображений.

Для повышения уровня защищенности от несанкционированного доступа при хранении и передаче информации предлагается метод синтеза псевдоголографических изображений c корреляцией соседних пикселей не более, чем 10-2…10-3, основанный на матрице хаотических перестановок для рассеяния произвольного локального множества пикселов по всему полю изображения и медианной фильтрации импульсного шума, образованного в результате усечения и хаотического декодирования псевдоголографического изображения.

Определено, что уровень защищенности и степень равномерности рассеяния зависит от выбора способов формирования матрицы хаотических перестановок и структуры хаотического генератора, позволяющих увеличить количество секретных ключей (2128 и выше) за счет улучшения статистической устойчивости и декорреляции значений ХП. Показано, что данный подход позволяет восстановить с незначительной погрешностью утерянную информацию за счет учета пространственной и психовизуальной избыточности исходного изображения посредством использования определенного типа локальных операторов обработки декодированного изображения, зашумленного импульсным шумом (рисунок 9).

–  –  –

Определено, что хаотический синтез псевдоголографических изображений обеспечивает качество восстановления (PSNR 30 дБ) при блочном повреждении 15 % пикселов и использовании медианной фильтрации с и без адаптации при затираниях и зашумлении блока изображения. Установлено, что качество восстановления не зависит от места расположения блока повреждения псевдоголографического изображения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные научные результаты диссертации

1. Разработаны научно-методические основы селективной защиты МИ от несанкционированного доступа и случайных канальных помех, включающие:

– метод вычисления ЛВП с адаптацией к размеру сигнала без расширения границ, гладким и контурным областям изображений, основанный на вычислении ЛВП с использованием Биор 2/2–Биор 9/7 вейвлет-функции, использовании операторов обновления (Биор 2/2) и предсказания (Биор 2/2–Биор 2/10)), с возможностью адаптивного выбора двух порядков предсказания, что позволяет уменьшить вычислительную сложность ДВП для сигналов с размером, не кратным степени двойки, до 3 раз, вычислить контентно-зависимые бинарные вейвлетизображения для визуальных схем разделения секрета и снизить избыточность на 34...54 % для четырех классов тестовых изображений Mandrill, France, Barbara и Lena, что превосходит алгоритм JPEG2000 на 6...11 % [24, 25, 26, 27, 30, 33, 36, 39, 66, 68, 86];

– метод предварительного вейвлет-кодирования MECT, основанный на модели внутрисубполосной избыточности вейвлет-матрицы изображения и адаптивной иерархической кластеризации битовых плоскостей частотных поддиапазонов многоуровневой вейвлет-матрицы, что позволяет снизить вычислительную сложность вложенного кодирования вейвлет-коэффициентов за счет исключения операций поиска в кластерном дереве и между кластерами разных уровней вейвлет-разложения по сравнению с алгоритмами SPECK и SPIHT и снизить избыточность на 34...54 % без потерь и 75...94 % с потерями для тестовых изображений трех классов (France, Barbara, Lena) при 30 дБ PSNR 43 дБ. Предложен формат MECT масштабируемого хранения и прогрессивной передачи изображений [1, 18, 64 ];

– метод селективной защиты контента изображений, основанный на иерархии пакетов контента по качеству и разрешению, защищенной иерархической структуре секретных ключей, неравномерной чувствительности параметров вейвлет-коэффициентов к искажениям, модели канала связи, бинарной фазовой модуляции, семействе LDPC IRA-кодов с различной избыточностью и корректирующей способностью и критериях качества интеграции кодирования и шифрования. Показано, что биты высокой психовизуальной значимости восстанавливаются без ошибок при ОСШ 1 дБ в канале, биты средней значимости – при ОСШ 2 дБ и биты низкой значимости – при ОСШ 4 дБ [1, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 22, 24, 33, 36, 40, 54, 62, 64, 65, 66, 72, 80, 82, 83, 85, 88, 90, 93, 101, 102];

– блочно-адаптивный метод защиты изображений, обеспечивающий псевдослучайную структуру сжатого битового потока (энтропия 0,9997) за счет использования кодов Голомба–Райса и псевдослучайного изменения его префиксной части, что обеспечивает устойчивость против пассивной атаки по шифротексту. Установлено, что быстродействие метода зависит от размеров изображения, типа предсказателя и кодирования на основе кодов ГР, ЭГР, СЕГР и составляет от 3 до 78 мс. Определено, что для эффективного устранения межблочной и внутриблочной корреляции достаточно трех значений параметров расщепления кода [28, 32, 92];

– метод двумерного прогрессивного кодирования LSF-параметров, основанный на разбиении РC на суперкадры, формировании матрицы целочисленных значений LSF-коэффициентов с учетом психоакустической модели восприятия человека, вычислении матрицы ДКП-коэффициентов и частотно-полосовой обработке ДКП-коэффициентов с учетом их психоакустической значимости и формировании масштабируемой структуры битового потока, что дает возможность прогрессивной передачи информации о спектральной огибающей РС и адаптироваться к уcловиям передачи за счет отбрасывания менее психоакустически значимых ДКП-коэффициентов [20, 21];

– совокупность показателей оценки эффективности кодирования, шифрования и маркирования, позволяющая корректировать существующие объективные показатели качества, оценить сложность и избыточность пространственно-частотных структур, осуществить выбор параметров ЛВП, цветовых преобразований, кодовых таблиц ВСРС и псевдослучайных генераторов одномерных и двумерных сигналов [1, 17, 21, 25, 66];

– методику трехуровневой оценки качества генерации квантованных ХП, основанную на сочетании качественных и количественных критериев, имеющих разный уровень чувствительности к изменению пространственно-частотных свойств ХП. Дана оценка влияния особенностей структуры (количества и параметров ХФ и взаимосвязей между ними) хаотических генераторов на статистические свойства синтезируемых ХП, удовлетворяющие требованиям теста NIST [2, 7, 8, 9, 10, 12, 42, 44, 45, 46, 47, 55, 56, 61, 71, 74, 82, 87, 91];

– параметрическую модель генерации муаровых ключевых масок для поточного шифрования изображений, основанную на структурных функциях с ключевыми параметрами сдвига, поворота и масштабирования. Установлено, что возможное количество ключевых масок зависит от размера изображения и составляет более 264, муаровые шифрограммы приобретают статистические характеристики муаровых ключевых масок (энтропия 8 бит на пиксел, дисперсия самоинформации 210-3) [17, 75, 98].

2. Разработаны научно-методические основы контентно-зависимого маркирования МИ в пространственно-частотной области, включающие:

– защищенную систему защиты авторских прав МИ, состоящую из взаимосвязанных сервисов защиты, доступа, отслеживания МИ и пользователя МИ и обеспечивающую условный иерархический доступ к контенту, предотвращение коалиционных атак и незаконного распространения МИ, подтверждение авторства и целостности МИ [40, 49, 50, 51, 52, 93];

– метод компактного описания непрерывных и прерывистых траекторий N-мерных рекурсивных разверток, основанный на множестве матриц ориентаций примитива, подстановочной матрице и рекуррентного преобразования, что позволяет минимизировать количество бит описания траекторий рекурсивных разверток и формировать одномерные, двумерные и трехмерные структуры пикселов МИ для согласования размерности алгоритмов обработки с размерностью обрабатываемой информации (речи, аудио, изображений, видео, голограмм и т.д.). [1, 14, 15, 59, 63, 75];

– контентно-зависимое маркирование МИ в вейвлет-области, основанное на перцептуальных пространственно-частотных свойств ДКП и ЛВП, выборе параметров ЛВП и элементов кодовой таблицы ВСРС, что обеспечивает устойчивость маркированных изображений без изменения их качества к широкому классу воздействий и локально-глобальную трехуровневую аутентификацию изменений изображений. Показано, что устойчивыми контентнозависимыми вейвлет-признаками являются глобальное и локальное среднее и медианное значения, среднеквадратичном отклонение и среднее абсолютное отклонение низкочастотных и среднечастотных вейвлет-поддиапазонов [1, 25, 33, 34, 35, 40, 66, 88, 95]. Определены критерии эффективности кодовой таблицы для оценки параметров ВСРС. Даны рекомендации по выбору коэффициента квантования (не более 10) низкочастотных ДКП-коэффициентов и среднечастотных вейвлет-коэффициентов в понятиях PSNR (34,18 дБ) и порога принятия решения (0,45);

– метод контентно-зависимого маркирования изображений в пространственной области, отличительной особенностью которого является выбор параметров визуально-значимых пикселов защищаемого изображения с учетом особенностей зрительного восприятия, внедрении контентно-зависимых идентификационных данных, внутрипиксельной и локальной межпиксельной коррекции ошибок встраивания по критерию минимизации ошибки внедрения, что дает возможность управлять соотношением между устойчивостью внедренной информации к непреднамеренным и преднамеренным воздействиям (сжатие с потерями, низкочастотная фильтрация, шумы различного вида) и искажениями маркированного изображения при ограниченной емкости внедрения [34, 40, 41, 89, 93];

– метод формирования оптически читаемых изображений со скрытыми идентификационными данными, основанный на выборе параметров синусоидальных блоков кодирования данных (размера блока, количества угловых ориентаций и пикселов на период) и параметров их внедрения (перцептуальной маски весовых коэффициентов и коэффициентов внедрения), формы детектируемого контура маркированного изображения и локальных операторов обработки маркированного изображения. Определено, что период блока должен быть не меньше 2 пикселов на период [2, 6, 37, 43, 94, 96].

3. Разработаны научно-методических основы синтеза защищенных цифровых голограмм, обеспечивающие надежность хранения, передачи и распространения

МИ, включающие:

– модели защищенных квантованных амплитудно-фазовых и фазовых голограмм Фурье и Френеля с кодированным пучком, представляющие собой цифровой аналог защищенной оптической системы, осуществляющей точечноугловое преобразование пространства исходного изображения в пространство голографического изображения посредством дискретного задания положения считывающего кодированного пучка в двух взаимно перпендикулярных направлениях [2, 3, 4, 5, 31, 38, 69, 70, 79, 95, 96, 97];

– модели безопорных амплитудных голограмм, основанные на хаотических, рекурсивных симметричных и несимметричных рассеивающих перестановках, формировании амплитудно-фазовой, фазовой и амплитудной спектрограмм речевого сообщения, комплексного объектного пучка и Фурье-образа сопряженного симметрично-расширенного комплексного изображения, что обеспечивает визуально-звуковую идентификацию, низкую вычислительную сложность по сравнению с интерференционным подходом, сокрытие двух изображений посредством их представления в амплитудной и фазовой формах, устойчивость к площадным повреждениям 15.

..40 %, защищенность за счет увеличения количества секретных ключей ( 2128) [1, 2, 38, 47, 59, 63, 78, 84].

Установлено, что разборчивость РС сохраняется при его восстановлении из бинарных визуально-звуковых амплитудных голограмм [2, 19, 38, 77];

– установленные на основе предложенных моделей закономерности влияния параметров объектного, опорного и считывающего пучков на качество голографического изображения, позволяющие оценить информативность и избыточность действительной, мнимой, амплитудной и фазовой компонент голограммы, чувствительность голограммы к изменению ее параметров (виртуальная длина волны, количество уровней квантования кодирующих матриц и голограмм, расстояние между голограммой и изображением) [2, 38].

Рекомендации по практическому использованию результатов

1. Алгоритмы и средства селективной защиты контента аэрокосмических изображений реализованы в виде комплекса программ на языке СИ.

Результаты диссертационной работы вошли составной частью в научнотехническую продукцию, созданную в рамках ОКР «Создание прикладных технологий и комплексов аппаратно-программных средств приема, обработки, хранения и распространения спутниковых данных для регионального пункта приема космической информации» (шифр «Космос-СГ») и «Создание аппаратнопрограммных средств высокоэффективной обработки целевой информации нового белорусского космического аппарата» («Космос-НТ»)).

Данные программы используются в Белорусской космической системе дистанционного зондирования Земли в части аппаратно-программных средств хранения космической информации и при передаче данных в Единой системе обеспечения космической информацией пользователей России и Беларуси и могут быть использованы ОАО РКК «Энергия» им. С.П. Королева (Россия).

Применение результатов диссертационной работы позволило обосновать архитектуру аппаратно-программных средств системы защищенного распределения контента космических изображений, устойчивую к коалиционным атакам. Разработанный комплекс программ позволяет в значительной степени заменить дорогостоящее экспериментальное моделирование, существенно сократить сроки и удешевить разработку орбитальных и наземных средств многофункциональной космической системы.

2. Модели синтеза защищенных цифровых голограмм и визуально-звуковых защитных элементов реализованы в виде комплекса программ на языке СИ.

Результаты диссертационной работы вошли составной частью в аппаратнопрограммный комплекс для цифрового синтеза голограммы, созданный в рамках программы «Технологии защиты и средства идентификации ценных бумаг, документов и продукции»: задание И-5 «Разработать аппаратно-программный комплекс для цифрового синтеза голограммы и на его базе освоить серийное производство голографических защитных элементов» и задание И-6 «Разработать систему получения оригинал-матриц с вводом цветоделенных изображений через LCD-транспарант и на ее базе освоить серийное производство защитных голограмм»

Данные технологии могут быть использованы в ЗАО «Голографическая индустрия» (г. Минск, Республика Беларусь), ЗАО «ХолоГрэйт» (г. СанктПетербург, Россия), ООО «Голография-Сервис» (г. Москва, Россия) и ООО «Специализированное предприятие «Голография»» (г. Киев, Украина).

3. Алгоритмы и средства защиты авторских прав на мультимедийный контента и ценных документов от подделки реализованы в виде комплекса программ на языке СИ.

Основные области применения оптически визуализируемых маркированных изображений и QR-кодов: оперативный доступ к аудио- и видеоконтенту, наружная реклама, печатная продукция, визитные карточки, электронные билеты, средство идентификации и авторизации и т.д.).

Разработанные визуальные схемы разделения секрета и алгоритмы оптически визуализируемого маркирования изображений для защиты ценных документов от подделки и защищенности информационных ресурсов от несанкционированного доступа могут использоваться в РНТП «Криптотех»

Департамента государственных знаков Министерства финансов Республики Беларусь (г. Минск).

5. Системы защиты авторских прав на мультимедийный контент, основанные на интеграции технологий вложенного кодирования МИ, многоуровневого доступа и маркирования МИ, устойчивого к коалиционным, преднамеренным и непреднамеренным модификациям.

6. Методы, модели, алгоритмы и программы используются в учебных курсах «Цифровая обработка и защита мультимедийной информации» и «Защита объектов связи от несанкционированного доступа» на кафедрах «Сети и устройства телекоммуникаций» и «Защита информации» в БГУИР.

В приложениях представлены аппаратно-программный комплекс сжатия космических изображений (приложение А), система записи мультиплексных голограмм через LCD-транспарант, цифровой синтез и получение image-matrixголограмм (приложение Б) и акты об использовании и внедрения результатов диссертационной работы (приложение В).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СОИСКАТЕЛЯ

Монографии

1. Конопелько, В.К. Многомерные технологии сжатия, защиты и коммутации изображений / В.К. Конопелько, А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков. – Минск: Белпринт, 2008. – 162 с.

2. Борискевич, А.А. Голографическая защита информации / А.А. Борискевич, В.К. Ероховец, В.В. Ткаченко. – Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2012. – 279 с.

Статьи в рецензируемых научных журналах

3. Борискевич, А.А. Ориентационная чувствительность голограмм в ГЗУ типа 3D / А.А. Борискевич, В.К. Ероховец, Н.А. Ярмош // Автометрия. – 1985. – № 5. – С. 24–29.

4. Борискевич, А.А. Пространственное разделение воспроизводимых изображений в ГЗУ типа 3D / А.А. Борискевич, В.К. Ероховец, В.Ф. Дайлюденко // Автометрия. – 1987. – № 6. – С. 3–8.

5. Борискевич, А.А. Модель адаптивной регистрации фурье-голограмм / А.А. Борискевич, В.К. Ероховец // Республ. межведомственный науч. сборник. – Киев, 1990. – Вып.21: Фундаментальные основы оптической памяти и среды. – С. 52–62.

6. Борискевич, А.А. Адаптивный метод распознавания состояния динамического объекта с обучением / А.А. Борискевич, В.В. Храбров // Сб. науч.

тр. / Ин-т техн. кибернетики НАН Беларуси. – Минск, 1998. – Вып. 1:

Интеллектуальные системы. – С.71–87.

7. Борискевич, A.A. Мультифрактальный спектральный анализ сигналов на выходе сложных систем / А.А. Борискевич, В.О. Кудрявцев // Сб. науч. тр. / Ин-т техн. кибернетики НАН Беларуси. – Минск, 1999. – Вып. 2: Интеллектуальные системы. – С. 24–36.

8. Борискевич, А.А. Шифрование сообщений на основе модели динамического хаоса / А.А. Борискевич, М.Р. Шакиров // Сб. науч. тр. / Ин-т техн.

кибернетики НАН Беларуси. – Минск, 2000. – Вып. 3: Комплексная защита информации. – С. 108–117.

9. Борискевич, А.А. Алгоритм хаотического одноалфавитного шифрования сообщений с повышенным уровнем секретности / А.А. Борискевич, М.Р. Шакиров // Управление защитой информации. – 2002. – № 2. – С. 52–54.

10. Борискевич, А.А. Шифрование изображений методом перестановки на основе модели динамического хаоса / А.А. Борискевич, М.Р. Шакиров // Сб. науч.

тр. / Об. ин-т проб. инф. НАН Беларуси. – Минск, 2002. – Вып. 1: Вопросы информационной безопасности. – С. 95–103.

11. Борискевич, А.А. Оценка влияния модификации вейвлет-коэффициентов на сжатие медиаданных / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Доклады БГУИР. – 2006. – № 4 (16). – С. 17–24.

12. Борискевич, А.А. Хаотический алгоритм защиты мультимедийных данных / А.А. Борискевич, А.А. Меркушов // Известие Гом. гос. университета им.

Ф. Скорины. – 2007.– № 2 (41). – С. 73–80.

13. Борискевич, А.А. Компактное описание вейвлет-коэффициентов для сжатия медиаданных / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Информатика. – 2007. – № 1 (13). – С. 46–56.

14. Борискевич, А.А. Компактное описание и формирование N-мерных рекурсивных разверток / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Информатика. – 2007. – № 2 (14). – С. 46–56.

15. Борискевич, А.А. Вейвлет-сжатие полутоновых изображений с использованием N-мерных разверток / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Информатика. – 2007. – № 1 (17). – С. 1–17.

16. Королев, А.И. Методы неравной защиты информационных символов на основе сверточных кодов / А.И. Королев, А.С. Аль-Алем, А.А. Борискевич // Доклады БГУИР. – 2008. – № 8 (38). – С. 12–18.

17. Борискевич, А.А. Метод визуального шифрования изображений на основе оптического муар-эффекта / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Доклады НАН Беларуси. – 2008. – Т. 52, № 6. – С. 42–48.

18. Борискевич, А.А. Метод масштабируемого вложенного кодирования изображений на основе иерархической кластеризации вейвлет-структур / А.А Борискевич, В.Ю. Цветков // Доклады НАН Беларуси. – 2009. – Т. 53, № 3. – С. 43–53.

19. Борискевич, А.А. Алгоритмы частотного синтеза визуально-звуковых образов речевого сигнала / А.А. Борискевич, А.Ю. Лагойко // Специальная техника. – 2009. – № 1. – С. 49–58.

20. Борискевич, А.А. Метод двумерного прогрессивного кодирования параметров спектральной огибающей речевого сигнала / А.А. Борискевич, А.Ю. Лагойко // Специальная техника. – 2009. – № 2. – С. 29–37.

21. Борискевич, А.А. Векторно-параметрическое низкоскоростное сжатие речевых сигналов на основе суперкадров с переменной структурой / А.А. Борискевич, А.О. Рак // Информатика. – 2009. – № 2 (14). – С. 46–56.

22. Борискевич, А.А. Алгоритм адаптивного вейвлет-сжатия полутоновых изображений / А.А. Борискевич // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фiз.-тэхн.

навук. – 2009. –№ 2. – С. 103–110.

23. Борискевич, А.А. Субполосное векторное квантование полутоновых изображений в вейвлет-области / А.А. Борискевич, А.О. Полещук // Информатика.

– 2009. –№ 4(24). – С. 5–517.

24. Борискевич, А.А. Метод вейвлет-преобразования с иерархической адаптацией к размеру сигнала / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Вес. Нац. акад.

навук Беларусі. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2009. –№ 4. – С. 83–90.

25. Борискевич, А.А. Методология выбора базисных вейвлет-функций на основе статистических и корреляционных характеристик изображений // А.А. Борискевич // Доклады БГУИР. – 2010. –№ 5(51) – C. 31–39.

26. Boriskevich, А.A. Combined Hierarchic Wavelet-Coefficient Structures For Grayscale Image Compression / А.A. Boriskevich, V.Yu. Tsviatkou, T.M. Al-Juboori // Engineering & Technology Journal, University of Technology, Baghdad-Iraq. – 2010. – Vol. 28, № 5. – P. 1024–1037.

27. Boriskevich, A.A. An adaptive discrete wavelet transform method grayscale images / A.A. Boriskevich, V.Yu. Tsviatkou, O.J. Al-Furaiji // Journal of Basrah Researches (Sciences). – 2010. – V. 36, A., № 5. – P. 24–35.

28. Борискевич, А.А. Быстрый алгоритм сжатия полутоновых изображений на основе решетчатого кодирования // А.А. Борискевич, А.В. Антончик // Вес.

Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2010. –№ 4. – С. 80–87.

29. Борискевич, А.А. Технология векторного низкоскоростного Фурьекодирования речевого сигнала / А.А. Борискевич, А.В. Антончик // Специальная техника. – 2010. – № 3. – С. 40–48.

30. Борискевич, А.А. Дискретное лифтинг вейвлет-преобразование с первичным обновлением и адаптивным предсказанием на основе локального критерия гладкости изображения // А.А. Борискевич, Л.А. Руис // Вес. Нац. акад.

навук Беларусі. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2011. –№ 4. – С. 102–109.

31. Борискевич, А.А. Модель 3D и 2D/3D голограмм // А.А. Борискевич, В.К. Ероховец, В.В. Ткаченко // Труды БГТУ. – 2011. – № 9. – С. 113–138.

32. Борискевич, А.А. Быстрое сжатие изображений с пространственноблочным кодированием Голомба–Райса / А.А. Борискевич, А.В. Антончик // Информатика. – 2011. – № 4 (32). – С. 48–58.

33. Борискевич, А.А. Метод вычисления прямого двумерного доменного вейвлет-преобразования Хаара на основе рекурсивной z-перестановки / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Доклады НАН Беларуси. – 2011. – Т. 55, № 6. – С. 35–41.

34. Борискевич, А.А. Защита контента изображений на основе частотного полухрупкого маркирования // А.А. Борискевич, О.Л. Киндеева //Специальная техника. – 2012. – № 1. – С. 7–16.

35. Борискевич, А.А. Алгоритм маркирования изображений на основе визуальной криптографии для защиты от несанкционированного распространения информации // А.А. Борискевич // Доклады БГУИР. – 2012. – № 5 (67). – С. 73–79.

36. Руис, Л.А. Обобщенная архитектура аппаратных средств реализации дискретного лифтинг вейвлет-преобразования // Л.А. Руис, И.А. Борискевич, А.А. Борискевич // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2012. – № 4. – С. 89–99.

37. Толочко, А.М. Метод быстрого вычисления LBP-признаков области интереса видеоизображения / А.М. Толочко, А.А. Борискевич // Цифровая обработка сигналов. – 2012. – № 3. – С. 58–63.

38. Борискевич, А.А. Защитные элементы на основе цифровых (компьютерно-синтезированных) голограмм / А.А. Борискевич, В.К. Ероховец, В.В. Ткаченко // Труды БГТУ. – 2012. –№ 9 (156). – С. 116–121.

39. Борискевич, А.А. Гибридный алгоритм сжатия изображений без потерь на основе дискретного вейвлет-преобразования с адаптивным предсказанием / А.А. Борискевич, Л.А. Руис // Информатика. – 2013. – № 1(37). – C. 48–56.

40. Борискевич, А.А. Система управления авторскими правами и защищенного распределения мультимедийного контента, устойчивая к коалиционным атакам / А.А. Борискевич, П.Л. Полещук // Специальная техника. – 2013. – № 1. – С. 22–33.

41. Руис, Л.А. Алгоритм вычисления адаптивного лифтинг вейвлетпреобразования на основе диффузии ошибок предсказания / Л.А. Руис, А.А. Борискевич // Доклады БГУИР. – 2013. – № 6. – С. 55–61.

Статьи в сборниках материалов конференций и семинаров

42. Boriskevich, A.A. An iterative method for complex system state recognition in the phase space / A.A. Boriskevich // Nonlinear phenomena in complex system: proc.

of Fourth Annual Seminar NPCS`95. Fractals, chaos, phase transitions, selforganization, 6–8 February, 1995, Minsk, Belarus / Institute of Physics. – Минск, 1996.

– P. 396–400.

43. Boriskevich, A.A. A vector-correlative method for dynamic object state recognition / A.A. Boriskevich, V.V. Khrabrov // 13th Intern. сonf. on Digital Signal Processing Proceedings. – 1997. – vol. 2. – P. 949–951.

44. Boriskevich, A.A. Multifractal parameters of complexity of power spectrum structure for complex system state dynamics recognition / A.A. Boriskevich // ACS’2000: proc. ACS (Advanced Computer Systems) Conf., Szczecin, Poland, 23– 25 October 2000. – Szczecin, 2000. – P. 552-557.

45. Boriskevich, A.A. Character by character encryption of messages on the basis of dynamic chaos model” / A.A. Boriskevich, M.R. Shakirov // ACS’2000: proc. ACS (Advanced Computer Systems) Conf., Szczecin, Poland, 23–25 October 2000. – Szczecin, 2000 – P. 445–448.

46. Борискевич, А.А. Алгоритм симметричного шифрования сообщений на основе хаотической последовательности / А.А. Борискевич, М.Р. Шакиров // Комплексная защита информации: материалы IV Междунар. конф., Минск, 2000. – С. 61–63.

47. Борискевич, А.А. Метод шифрования изображений на основе хаотического координатного преобразования / А.А. Борискевич, М.Р. Шакиров // Известия Белорусской инженерной академии. – 2001. – № 1 (11)/2. – С. 8–10.

48. Борискевич, А.А. Защита речевых сигналов на основе методов адаптивной фильтрации / А.А. Борискевич, Е.Д. Кривошеев // Доклады БГУИР. – 2003. – № 2/2. – С. 145–161.

49. Борискевич, А.А. Методы шифрования видео в формате MPEG / А.А. Борискевич, Ю.Г. Кочубеев // Доклады БГУИР. – 2003. – № 2/2. – С. 135– 144.

50. Борискевич, А.А. Безопасное персонализированное распределение видео по сети / А.А. Борискевич, А.В. Софронов, В.Ю. Цветков // Доклады БГУИР.

2004. – № 6. – С. 45–49.

51. Борискевич, А.А. Комплексная защита видеоданных в стандарте MPEG / А.А. Борискевич, В.К. Конопелько, А.В. Софронов // Известия Белорусской инженерной академии. – 2004. – № 1 (17)/3. – С. 104–105.

52. Борискевич, А.А. Информационные и физические аспекты внедрения перспективных мультимедийных технологий / А.А. Борискевич, А.Л. Полонецкий, В.Ю. Цветков // Известия Белорусской инженерной академии. – 2004. – № 2 (18)/1. – С. 5–7.

53. Борискевич, А.А. Адаптивная компенсация защищающей речевой сигнал помехи / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Обеспечение безопасности информации в информационных системах: материалы конф., Минск, 2004 / Академия управления при Президенте Республики Беларусь. – Минск, 2004 – С. 94–97.

54. Борискевич, А.А. Поиск и селективное шифрование объектов изображений / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Обеспечение безопасности информации в информационных системах: материалы конф., Минск, 2004 / Академия управления при Президенте Республики Беларусь. – Минск, 2004. – С. 145–147.

55. Борискевич, А.А. Быстрый робастный алгоритм вычисления аппроксимационной энтропии для оценки динамики состояния биообъекта / А.А. Борискевич, А.А. Телегин // Медэлектроника–2004. Средства медицинской электроники и новые медицинские технологии: материалы конф. III Междунар.

науч.-техн. конф., Минск, 2004 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2005. – С. 182–186.

56. Борискевич, А.А. Исследование характеристик хаос-генератора двумерных образов на основе модели клеточного автомата / А.А. Борискевич, И.Л. Горнович, В.Ю. Цветков // Современные средства связи: материалы Х Междунар. науч.-техн. конф., Нарочь, 2005 / Высш. гос. колледж связи. – Минск, 2005. – С. 42–44.

57. Борискевич, А.А. Алгоритм частотного скремблирования для гарантированной защиты речевых сообщений в телефонных каналах / А.А. Борискевич, А.Ю. Лагойко // Доклады БГУИР. – 2005. – № 6. – С. 50–55.

58. Борискевич, А.А. Метод однородных перестановок для защиты речевых сообщений / А.А. Борискевич, А.Ю. Лагойко // Известия инженерной академии. – 2005. – № 3 – С. 7–9.

59. Борискевич, А.А. Преобразование размерности пространств представления информации на основе рекурсивных разверток / А.А. Борискевич, В.В. Ливочкин, В.Ю. Цветков // Современные средства связи: материалы Х Междунар. науч.-техн. конф., Нарочь, 2005 / Высш. гос. колледж связи. – Минск, 2005. – С. 36–38.

60. Борискевич, А.А. Алгоритм сжатия без потерь полутоновых изображений на основе целочисленного вейвлет-преобразования / А.А. Борискевич, Ю.Г. Кочубеев // Доклады БГУИР. – 2006. – № 6 (22). – С. 23– 29.

61. Борискевич, А.А. Модель многослойного двусвязного клеточного автомата для генерации последовательности хаотических образов / А.А. Борискевич, И.Л. Горнович, В.Ю. Цветков // Телекоммуникации: сети и технологии, алгебраическое кодирование и безопасность данных: сб. материалов Междунар. науч.техн. семинара, 2006 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2006. – С. 30–39.

62. Вейвлет-сжатие полутоновых изображений на основе одномерных комбинировнных древовидных структур / А.А. Борискевич, Т.М. Аль-Джубури, О.Дж. Аль-Фурайджи, В.Ю. Цветков // Доклады БГУИР. – 2008. – № 7 (37). – С. 59–66.

63. Борискевич, А.А. Метод формирования рекурсивных рассеивающих перестановок / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Доклады БГУИР. – 2008. – № 7 (37). – С. 11–18.

64. Формат «MECT» компактного представления, передачи и хранения спутниковых изображений / А.А. Борискевич, О.А. Семенов, В.Ю. Цветков, И.В. Чеботарев // Материалы IV Белорусского космического конгресса. В 2 m., Минск, 27–29 октября 2009 г. / ОИПИ НАН Беларуси, – Минск, 2009. – Т. 1. – С. 141–149.

65. Анализ эффективности бортовой реализации методов сжатия и защиты спутниковых изображений / А.А. Борискевич, О.А. Семенов, В.Ю. Цветков, И.В. Чеботарев // Материалы IV Белорусского космического конгресса. В 2 m., Минск, 27–29 октября 2009 г. / ОИПИ НАН Беларуси, – Минск, 2009. – Т. 1. – С. 150–156.

66. Борискевич, А.А. Алгоритм вычисления интегральных перцептуальных объективных метрик качества изображений / А.А. Борискевич, Л.А. Руис // Медэлектроника–2010: сб. научных статей 6-й Междун. науч.-техн. конф., Минск // Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2010. – С. 34–37.

67. Руис, Л.А. Алгоритм вычисления адаптивного обобщенного лифтинг вейвлет-преобразования без дополнительной информации / Л.А. Руис, А.А.

Борискевич // Телекоммуникации: сети и технологии, алгебраическое кодирование и безопасность данных: сб. материалов Междун. науч.-техн.

семинара, 2011 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2011. – С. 26–32.

68. Руис, Л.А. Алгоритм вычисления гибридного лифтинг вейвлетпреобразования без расширения границ сигнала / Л.А. Руис, А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Proceedings of the international scientific and technical conference, Prospects of development of modern information and communication technology, Baku, 2011 / ATU. – Baku, 2011 – С. 402–407.

69. Борискевич, А.А. Защита контента изображений на основе цифровых голограмм / А.А. Борискевич, В.К. Ероховец, В.В. Ткаченко // ГОЛОЭКСПОГолография. Наука и практика: сб. науч. тр. 8-й Междунар. науч.-практ.

конф., Минск, 29 сент. – 01 окт. 2011 г. / ред.: Л.В. Танин. – Минск, 2011. – C. 158–161.

70. Борискевич, А.А. Наложенная запись 3D и 2D/3D голограмм для защитных технологий / А.А. Борискевич, В.К. Ероховец, В.В. Ткаченко // ГОЛОЭКСПО-2011. Голография. Наука и практика: сб. науч. тр. 8-й Междунар.

науч.-практ. конф., Минск, 29 сент. – 01 окт. 2011 г. / ред.: Л.В. Танин. – Минск, 2011. – C. 195–198.

Тезисы докладов на научных конференций

71.. Борискевич, А.А. Шифрование информации на основе метода модификации псевдослучайных последовательностей / А.А. Борискевич, К.Я. Аверьянов // Технические средства защиты информации: материалы I Белорусско-российская научн.–техн. конф., Минск, 2003 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2003. – С. 12.

72. Цветков, В.Ю. Селективное шифрование изображений / В.Ю. Цветков, А.А. Борискевич, А.В. Суханов. Д.И. Новиков // Технические средства защиты информации: материалы II Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2004 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2004. – С. 25

73. Борискевич, А.А. Защита речевых сообщений на основе псевдослучайных и однородных перестановок / А.А. Борискевич, А.Ю.Лагойко // Технические средства защиты информации: материалы III Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2005 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2005. – C. 33.

74. Борискевич, А.А. Синтез и анализ хаотических последовательностей на основе линейных и нелинейных методов / А.А. Борискевич, А.А. Меркушов // Технические средства защиты информации: материалы III Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2005 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2005. – C. 34.

75. Борискевич, А.А. Метод шифрования речи и данных на основе рекурсивных разверток и муаровых ключей / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков // Технические средства защиты информации: материалы III Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2005 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2005. – С. 66.

76. Борискевич, А.А. Адаптивно-динамический метод внесения защитных элементов в видеоизображение / А.А. Борискевич, В.В. Ливочкин, В.Ю. Цветков // Технические средства защиты информации: материалы III Белорусско-российской науч.–техн.

конф., Минск, 2005 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2005. – C. 67.

77. Борискевич, А.А. Визуально-звуковая технология защиты речевых сообщений и электронного документооборота / А.А. Борискевич, А.Ю. Лагойко // Технические средства защиты информации: материалы IV Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2006 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2006. – C. 40.

78. Борискевич, А.А. Псевдоголографическое представление цифровых изображений / А.А. Борискевич, Д.В. Пекун // Технические средства защиты информации: материалы V Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2005 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2007. – C. 57/

79. Борискевич, А.А. Защита изображений на основе наложенных цифровых фурье-голограмм / А.А. Борискевич, А.Н. Ильмовский // Технические средства защиты информации: материалы V Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2005 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2007. – C. 58.

80. Борискевич, А.А. Алгоритм вейвлет-сжатия полутоновых изображений на основе блочных и древовидных структур / А.А. Борискевич, О.В. Курьян // Совр. средства связи: материалы XIII Междунар. науч.-техн. конф., Минск 7–9 октября 2008. – Минск, 2008. – С. 38.

81. Борискевич, А.А. Алгоритм вейвлет-сжатия видеоданных для систем видеонаблюдения / А.А. Борискевич, А.М. Толочко // Совр. средства связи:

материалы XIII Междунар. науч.-техн. конф., Минск 7–9 октября 2008. – Минск, 2008. – С. 39.

82. Борискевич, А.А. Алгоритм хаотического шифрования мультимедийной информации с использованием статического и динамического ключей /

А.А. Борискевич, И.А. Гордеев // Технические средства защиты информации:

материалы VI Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2008 / Бел. гос.

ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2008. – C. 64.

83. Борискевич, А.А. Иерархическое хаотическое шифрование полутоновых изображений / А.А. Борискевич, А.С. Пацук // Технические средства защиты информации: материалы VII Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2009 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2009.– С. 31.

84. Борискевич, А.А. Метод сжатия и защиты полутоновых изображений на основе псевдоголографического кодирования / А.А. Борискевич, В. Ю. Цветков // Международная научно-техническая конференция, посвященная 45-летию МРТИ–БГУИР: тез. докл. Междунар. научн.-техн. конф., Минск, 19 марта 2009 /БГУИР. – Минск, 2009. – С. 69–70.

85. Оценка эффективности метода неравной защиты информационных символов на основе сверточных кодов / А.С. Аль-Алем, В.К. Конопелько, А.И. Королев, А.А. Борискевич // Международная научно-техническая конференция, посвященная 45-летию МРТИ–БГУИР: тез. докл. Междунар.

научн.-техн. конф., Минск, 19 марта 2009 /БГУИР. – Минск, 2009. – С. 88.

86. Борискевич, А.А. Метод улучшения качества зашумленных полутоновых изображений для систем видеонаблюдения / А.А. Борискевич // Технические средства защиты информации: материалы VIII Белорусскороссийской науч.–техн. конф., Минск, 2010 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2010. – C. 35.

87. Борискевич, А.А. Методика синтеза и тестирования каскадных и кольцевых хаотических генераторов для систем поточного шифрования / А.А. Борискевич // Технические средства защиты информации: материалы VIII Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2010 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2010. – C. 36.

88. Борискевич, А.А. Методология синтеза и анализа объективных метрик визуального качества/искажения и сложности изображений для построения систем передачи изображений / А.А. Борискевич // Телекоммуникации:сети и технологии, алгебраическое кодирование и безопасность данных: тез. докл.

Междунар. науч.-техн. семинара. – 2010 – С. 54–57.

89. Борискевич, А.А Алгоритм сокрытия данных в пространственной области на основе свойств системы зрительного восприятия / А.А. Борискевич, Зуевич А.М. // Технические средства защиты информации: материалы IX Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2011 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2011.– С. 22–23.

90. Борискевич, А.А. Иерархическая система условного доступа к мультимедийному контенту с защитой от коалиционных атак / А.А. Борискевич // Технические средства защиты информации: тез. докл. X Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2012 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2012. – С. 23–24.

91. Борискевич, А.А. Алгоритм генерации хаотических последовательностей с улучшенными криптографическими характеристиками / А.А. Борискевич, Д.А. Шут // Технические средства защиты информации: тез.

докл. X Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2012 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2012.– С. 24–25.

92. Борискевич, А.А. Одновременное сжатие и шифрование изображений на основе адаптивных кодов Голомба–Райса / А.А. Борискевич // Россия – Беларусь – Сколково: единое инновационное пространство: тез. Междунар. науч. конф., Минск, 2012 / Нац. акад. наук. Беларуси. – Минск, 2012. – С. 204–205.

93 Борискевич, А.А. Система управления и распределения для контента изображения с учетом атак по сговору / А.А. Борискевич // Россия – Беларусь – Сколково: единое инновационное пространство: тез. Междунар. науч. конф., Минск, 2012 / Нац. акад. наук. Беларуси. – Минск, 2012. – С. 206–207.

94. Борискевич, А.А. Метод блочного маркирования изображений на основе синусоидальных решеток / А.А. Борискевич, Ю.А. Кочетков // Технические средства защиты информации: тез. докл. XI Белорусско-российской науч.–техн.

конф., Минск, 2013 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2013. – C. 35.

95. Борискевич, А.А. Алгоритм безопасной аутентификации на основе идентификационного документа с QR-кодом: / А.А. Борискевич, Д. Ферас // Технические средства защиты информации: тез. докл. XII Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2014 / Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – Минск, 2014. – С. 50.

96. Борискевич, А.А. Робастный метод обнаружения и коррекции границ двумерного штрихового кода при считывании мобильным устройством: / А.А.

Борискевич, Д.А. Авдеюк // Технические средства защиты информации: тез. докл.

XII Белорусско-российской науч.–техн. конф., Минск, 2014 / Бел. гос. ун-т информ.

и радиоэл. – Минск, 2014. – С. 51.

Патенты

97. Способ записи и воспроизведения матриц Фурье-голограмм и устройство для осуществления способа: а. с. 1127442 СССР / Н.А. Ярмош, В.К Ероховец, А.А. Борискевич, В.Ф. Дайлюденко, В.В. Шейченко; Ин-т техн.

кибернетики. – № 3588347; заявл. 10.05.83; опубл. 01.08.84.

98. Способ восстановления фурье-голограм и устройство для его осуществления: а. с. 1250071 СССР, G11 C11/42 / А.А. Борискевич, В.Я. Кулик, Н.А. Ярмош; Ин-т техн. кибернетики. – № 3800960; заявл. 15.10.84;

опубл. 08.04.86.

99. Способ считывания информации с микроголограммы и голографическое запоминающее устройство для его осуществления : а.с. 1289258 СССР, G 03 H1/04 G11 C17/00 / Е.Ф. Бондарев, А.А. Борискевич, Е.М. Быстров, В.К. Ероховец, Н.А. Ярмош; Ин-т техн. кибернетики. – № 3869464; заявл. 19.03.85 ; опубл. 08.10.86.

100. Криптографический кодек для муарового маскирования изображений:

пат. 5665 Респ. Беларусь, МПК (2006) H 04К 1/02 / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков; заявитель Белор. госуд. унив. информ. и радиоэлектр. – № u 20090252; заявл. 27.03.09; опубл. 30.10.09 / Нац. центр интеллектуал.

собственности. – 2009.

101. Устройство неравной защиты информационных символов на основе сверточных кодов: пат. Респ. Беларусь, МПК (2009) H 04L 1/00, H 03M 13/35 / А.И. Королев, А.С. Аль-Aлем, В.К. Конопелько, А.А. Борискевич; заявитель Бел.

гос. ун-т информ. и радиоэл. № a 20100057; заявл. 26.03.2013; опубл. 07.10.2013 / Нац. центр интеллектуал. собственности. – 2013.

102. Борискевич, А.А. Устройство доменного вычисления коэффициетов прямого дву вейвлет-преобразования Хаара: пат. Респ. Беларусь, МПК G 06F 17/00 / А.А. Борискевич, В.Ю. Цветков, И.А. Борискевич, Л.А. Руис; заявитель Бел. гос. ун-т информ. и радиоэл. – № u 20130259; заявл. 26.03.13 / Нац. центр интеллектуал. собственности. – 2013.

РЭЗЮМЭ Барыскевіч Анатоль Антонавіч Селектыўная кантэнтна-залежная абарона мультымедыйнай інфармацыі на аснове камбінавання прасторава-частотных формаў прадстаўлення многамерных сігналаў Ключавыя словы: мультымедыйная інфармацыя (МІ), адаптыўнае лифтынг вейвлет-пераўтварэнне, селектыўнае і візуальнае шыфраванне, папярэдняе і памехаўстойлівае кадзіраванне, прасторава-частотнае маркіраванне, лікавыя галаграмы, муаравыя і хаатычныя генератары.

Мэта працы: распрацоўка і стварэнне сродкаў абароны мультымедыйнай інфармацыі пры яе апрацоўцы, захоўванні, перадачы і распаўсюджванні ва ўмовах пагроз, прыводзячых да страты, раскрыцця і мадыфікацыі інфармацыі.

Метады даследавання і выкарыстаная апаратура: апарат тэорый лікавай апрацоўкі мовы і відарысаў, кадзіравання, крыптаграфіі, галаграфіі, дэтэрмініраванага хаосу, оптыка-камп’ютэрныя сродкі, апаратна-вылічальная платформа на аснове ПЛІС Xilinx Virtex 5.

Атрыманыя вынікі і іх навізна: распрацаваны навукова-метадычныя асновы селектыўнай кантэнтна-залежнай абароны МІ ў вейвлет-вобласці, кантэнтназалежнага маркіравання МІ, сінтэзу хаатычных і муаравых генератараў, візуальных схемаў падзелу сакрэта і лікавых галаграм Фур’е и Фрэнэля, якія дазваляюць устанавіць заканамернасці ўздзеяння ўласцівасцяў прасторава-частотных форм прадстаўлення многамерных сігналаў і лакальна-глабальных аператараў іх апрацоўкі на ступень абароны дадзеных ад несанкцыяніраванага доступу і канальных памехаў і ўстойлівасці да кантэнтна-захоўваючых і кааліцыйных уздзеянняў, да пячаці і аптычнага сканіравання з выкарыстаннем крытэрыяў якасці кадзіравання, шыфравання і маркіравання.

Рэкамендацыі да выкарыстання: вынікі даследавання могуць быць выкарыстаны ў комплексах апаратна-праграмных сродкаў прыёму, апрацоўкі, захоўвання і распаўсюджвання спутнікавых дадзеных для рэгіянальнага пункта прыему касмічнай інфармацыі і новага беларускага касмічнага апарата (ААТ «Пеленг», УВ ГІС НАН Беларусі), ў прыкладных тэхналогіях і апаратнапраграмных сродках лікавага сінтэзу галаграфічных, шумападобных ценевых і візуальна-гукавых элементаў для абароны і ідэнтыфікацыі каштоўных бумаг, дакументаў і прадукцыі (ЗАТ «Галаграфічная індустрыя», «Крыптатэх»

Дэпартамента дзяржаўных знакаў Міністэрства фінансаў Рэспублікі Беларусь), ў навучальным працэсе БДУІР.

Вобласць прымянення: касмічныя сістэмы дістанцыйнага зандзіравання Зямлі, камп’ютэрныя сістэмы захавання і абмену медыцынскіх відарысаў, сістэмы абароны аўтарскіх праў МІ, сістэмы ідэнтыфікацыі і абароны каштоўных бумаг і дакументаў.

РЕЗЮМЕ Борискевич Анатолий Антонович Селективная контентно-зависимая защита мультимедийной информации на основе комбинирования пространственно-частотных форм представления многомерных сигналов Ключевые слова: мультимедийная информация (МИ), адаптивное лифтинг вейвлет-преобразование, селективное и визуальное шифрование, предварительное и помехоустойчивое кодирование, пространственно-частотное маркирование, цифровые голограммы, муаровые и хаотические генераторы.

Цель работы: разработка и создание средств защиты мультимедийной информации при ее обработке, хранении, передаче и распространении в условиях угроз, приводящих к потере, раскрытию и модификации информации.

Методы исследования и использованная аппаратура: аппарат теорий цифровой обработки речи и изображений, кодирования, криптографии, голографии, детерминированного хаоса, оптико-компьютерные средства, аппаратно-вычислительная платформа на основе ПЛИС Xilinx Virtex 5.

Полученные результаты и их новизна: разработаны научно-методические основы селективной контентно-зависимой защиты МИ в вейвлет-области, контентно-зависимого маркирования МИ, синтеза хаотических и муаровых генераторов, визуальных схем разделения секрета и цифровых голограмм Фурье и Френеля, позволяющие установить закономерности влияния свойств пространственно-частотных форм представления многомерных сигналов и локально-глобальных операторов их обработки на степень защищенность данных от несанкционированного доступа и канальных помех и устойчивости к контентно-сохраняющим и коалиционным воздействиям, печати и оптическому сканированию с использованием критериев качества кодирования, шифрования и маркирования.

Рекомендации по использованию: результаты исследования могут быть использованы в комплексах аппаратно-программных средств приема, обработки, хранения и распространения спутниковых данных для регионального пункта приема космической информации и нового белорусского космического аппарата (ОАО «Пеленг», УП ГИС НАН Беларуси), в прикладных технологиях и аппаратно-программных средствах цифрового синтеза голографических, шумоподобных теневых и визуально-звуковых элементов для защиты и идентификации ценных бумаг, документов и продукции (ЗАО «Голографическая индустрия», «Криптотех» Департамента государственных знаков Министерства финансов Республики Беларусь) и учебном процессе БГУИР.

Область применения: космические системы дистанционного зондирования Земли, компьютерные системы хранения и обмена медицинских изображений, системы защиты авторских прав МИ, системы идентификации и защиты ценных бумаг и документов.

SUMMARY Boriskevich Anatoly Аntonovich Selective content-dependent protection of multimedia information based on a combination of spatial frequency representation forms of multidimensional signals Keywords: multimedia information, image, adaptive lifting wavelet transform, selective and visual encryption, precoding and noise-resistant coding, spatial frequency watermarking, digital holograms, moire pattern and chaotic generators.

Aim of the work: development and implementation of selective multimedia data protection methods and means in its processing, storage, transmission and distribution in the condition leading to loss, modification and disclosure of information.

Research methods and used facilities: elements of theory of digital speech and image processing, coding, cryptography, holography, deterministic chaos, and optical computing mean, hardware and computing platform based on FPGA Xilinx Virtex.

Obtained results and their novelty: scientific and methodical bases of selective content-dependent protection of multimedia information in the wavelet domain, contentdependent watermarking of multimedia information, synthesis of chaotic and moir generators of one dimensional and two dimensional signals, visual secret sharing schemes and digital amplitude and phase Fourier and Fresnel holograms allowing to determine regularities of influence of the properties of spatial and frequency multidimensional signal representation forms and local-global processing operators on the degree of data protection from unauthorized access and channel noise and stability to the content-preserving, and collusion attacks, printing and optical scan with using coding, encryption, and watermarking quality criteria are developed.

Use guidelines: results of the investigation can be used in a complex of hardware and software means for receiving, processing, storage and dissemination of satellite data for regional receiving station of space information and the new Belarusian sputnik (JSC Peleng, GIS NASB), in a applied technologies and a hardware-software means of digital synthesis of holographic, noise-like shadow, and visual and sound elements for protecting and identifying valuable papers, documents, and products (RUE Cryptotech of Goznak, CJSC Holography industry), and in the educational process of BSUIR.

Application area: space systems of earth remote sensing, picture archiving and communications systems computer storage and exchange of medical images, multimedia information system security, and protection and identification systems of valuable papers and documents.

–  –  –

СЕЛЕКТИВНАЯ КОНТЕНТНО-ЗАВИСИМАЯ ЗАЩИТА

МУЛЬТИМЕДИЙНОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ

КОМБИНИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЧАСТОТНЫХ ФОРМ

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МНОГОМЕРНЫХ СИГНАЛОВ

–  –  –

по специальности 05.13.19 – Методы и системы защиты информации, информационная безопасность Подписано в печать.02.2015. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс».

Отпечатано на ризографе. Усл. печ. л.. Уч. изд. л.. Тираж 60 экз. Заказ.

Похожие работы:

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» Институт новых информационных технологий Федерального го...»

«Строкатов Антон Анатольевич ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОГНЕННЫХ И ТЕПЛОВЫХ СМЕРЧЕЙ 01.02.05 – «Механика жидкости, газа и плазмы» Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск – 2007 Диссертация выполнена на кафедре физической и вычислительной механики государственного образовательного уч...»

«ПРОГРАММА вступительного испытания для поступающих в магистратуру географического факультета Направление 05.04.02 – География (магистерские программы «Геоинформационные технологии в изучении и управлении природными и техногенными системами», «Ландшафтное планирование...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ XLII МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «Студент и научно-технический прогресс» ФИЛОСОФИЯ НОВОСИБИРСК УДК 010+301 ББК А5...»

«БЕЛОЛИПЕЦКИХ НАТАЛЬЯ ВИКТОРОВНА СТИМУЛИРОВАНИЕ ПОЛОРОЛЕВОЙ СОЦИАЛИЗАЦИИ СТУДЕНЧЕСКОЙ МОЛОДЁЖИ (на примере строительного колледжа) 13.00.02 – Теория и методика обучения и воспитания (социальное воспитание в разных обр...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ижевский государственный технический университет ГЛАЗОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ УТВЕРЖДАЮ Ректор ИжГТУ _ Б.А.Якимо...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Н.К. Климушев, О.М. Прудникова Моделирование технологических процессов лесопромышленного производства Учебное пособие Допущено Учебно-методическим...»

«Строительный контроль. Вопрос №1. Авторский надзор в строительстве, в том числе на особо опасных, технически сложных и уникальных объектах Вопрос №2. Технический надзор Вопрос №3. Государственный технический надзор.МАТЕРИАЛ: Гражданский кодекс Российской Федерации (часть 2); Градостроительный кодекс РФ;...»

«НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОЕКТНОГО МЕНЕДЖМЕНТА» Сборник научных статей по итогам всероссийской научно-практической конференции с международным участием 4 5 декабря 2014 года ИННОВАЦИОН...»

«Ряполова Ксения Витальевна ФОРМИРОВАНИЕ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ РЕГИОНАЛЬНОГО ЭНЕРГОМАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО КЛАСТЕРА (на примере Алтайского края) Специальность 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством (экономика,...»

«МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) Кафедра экономики строительного производства А. В. МАРЦИНКОВСКАЯ, П. Е. ЦЫПИН УТВЕРЖДЕНО редакционно-издательским советом университета ТЕОРИЯ СПРОСА И ПРЕДЛОЖЕНИЯ В МИКРОЭ...»

«Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Георгиевский региональный колледж «Интеграл» ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ЭКЗАМЕНА (КВАЛИФИКАЦИОННОГО) для студентов по ПМ 01. Выполнение сборки, монтажа и демонтажа устрой...»

«ЩРО 8505 Техническое описание Щитки распределения энергии групповых силовых и ТУ 16-97 ИУКЖ.656331.053 ТУ осветительных сетей ЩРО 8505 ГОСТ Р 51321.1 (МЭК 60439-1-92) ГОСТ Р 51321.3 (МЭК 60439-3-90) Техническое описание Назначение...»

«СХЕМА ПРОФЕССИОГРАММЫ 1. Общие сведения о профессии (специальности, штатной должности).1.1. Наименование и назначение профессии. Наименование профессии, ее отношение к виду, роду, назначение, распространенность, связь с другими профессиями, некоторые аспекты истории и перспективы развития.1.2. Характеристи...»

«УДК 004.9 ПРОКОПЧУК Юрий Александрович МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПАРАДИГМЫ ПРЕДЕЛЬНЫХ ОБОБЩЕНИЙ Специальность 05.13.06 – Информационные технологии Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Научный консультант Алпатов Анатолий Петр...»

«Министерство образования Российской Федерации Ухтинский государственный технический университет Н.И. АВЕРЬЯНОВА, И.А. ШИПУЛИНА, А.Е. ЖУЙКОВ, Н.Ю. ЗАРНИЦЫНА, Л.А. КИЧИГИНА, Е.А.ВЕЛЬДЕР ПИЕЛОНЕФРИТ И ГЛОМЕРУЛОНЕФРИТ У ДЕТЕЙ Ухта, 2001 УДК 616.61-002.3-053.2 ББК 56.9:57.33 А19 Аверьянова Н. И., Шипулина И....»

«Министерство образования и науки РФ Сибирское отделение Российской Академии наук Администрация Новосибирской области Комиссия Российской Федерации по делам ЮНЕСКО Новосибирский государственный университет Материалы XLVIII Международной научной студенческой конференции «СТУДЕНТ И НА...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ XLII МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «Студент и научно-технический прогресс» ИСТОРИЯ Часть 1 Новосибирск УДК 93/95 ББК3 ГЗя 431 Материал...»

«ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ВНЕШНЕЭКОНОМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ И ПРИВЛЕЧЕНИЯ ИНОСТРАННЫХ ИНВЕСТИЦИЙ: РЕГИОНАЛЬНЫЙ АСПЕКТ ФИНАНСОВОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ САМОУПРАВЛЕНИЙ ЛАТВИИ КАК ФАКТОР ИХ РАЗВИТИЯ Шенфелде М., Dr.oec...»

«В.В. ВОЛКОВ СИЛОВОЕ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВО В СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ ВОЛКОВ Вадим Викторович доктор философии (Ph.D.), декан факультета политических наук и социологии Европейского университета в Санкт-Петербурге. Разложение социалистических форм хозяйствования и государственного управления и попытки строительства рыночной экономики рождают новые...»

«СССР В ПОСЛЕВОЕННЫЕ ГОДЫ (1945-1953 гг.) Социально-экономическое развитие СССР Состояние экономики СССР после Великой Отечественной войны. Последствия Великой Отечественной войны: людские и материальные потери, структура народного хозяйства, состав населения. Определен...»

«Jack K. Hutson Джек К. Хатсон Метод Вайкоффа (Wyckoff) Часть 1 Любой кто покупает или продает акции, облигации или товары ради прибыли спекулянт, но только, если он пользуется интеллектуа...»

«Носова С. С. Основы экономики: учебник / С. С. Носова. — 3-е изд., стер.— М. : КНОРУС, 2007.312 с. Излагаются теоретические основы рыночной экономики. Раскрывается механизм действия экономических законов в рыночной экономике, в том числе и в Российской Федерации. Книга отражает...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ XLI МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «Студент и научно-...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ XLII МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ «Студент и научно-техн...»





















 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.