Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов



Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов
Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов
Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов
Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов
Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов
Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов
Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов

 


Владельцы патента RU 2530339:

Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) (RU)

Изобретение относится к области стеганографии. Технический результат заключается в обеспечении возможности скрытой передачи конфиденциальных данных. Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов, включающий этапы формирования вектора параметров сжатия изображения, ввода скрываемой информации, выделения доменов и ранговых областей, соотнесения ранговых областей и доменов, формирования конечного архива, причем на этапе сжатия изображения биты скрываемой информации кодируются координатами доменов. 7 ил.

 

Изобретение относится к области стеганографии, а именно к способам встраивания сообщения в цифровое изображение, и может быть использовано для организации скрытого хранения и передачи конфиденциальной информации по открытым каналам связи.

Известен «Способ встраивания сообщения в цифровое изображение» (патент RU 2407216 С1, опубликован 20.12.2010 г.), в котором встраивание осуществляется за счет замены наименее значащего бита в байтах исходного цифрового изображения, при этом наименее значащему биту в байтах исходного цифрового изображения присваивают флаговое значение «единица» при совпадении части битов байта сигнала цифрового изображения и битов сигнала сообщения, либо флаговое значение «ноль» при несовпадении.

Недостатком данного способа является невозможность его применения для графического изображения, сжатого фрактальным методом.

Известен «Способ передачи дополнительной информации при фрактальном кодировании изображения» (патент RU 2292662 C2, МПК H04N 7/08, опубликовано 27.01.2011 г.), в котором встраивание производится в младшие разряды индексов доменов.

Недостатком данного способа является сильное искажение исходного изображения в результате переориентации доменов при встраивании в них дополнительной информации.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям является «Способ передачи дополнительной информации при совместном использовании векторного квантования и фрактального кодирования изображений с учетом классификации доменов и блоков из кодовой книги» (патент RU 2327301 C2, МПК H04N 7/08, G06T 9/00, опубликовано 27.12.2007 г.), в котором в вектор индекса доменов или блока из кодовой книги, состоящий из n разрядов, вводится m разрядов дополнительной информации вместо младших разрядов данного вектора.

Недостатком этого способа является искажение исходного изображения за счет переориентации доменов, их смещения относительно начального положения, из-за замены как минимум двух битов информации. Это в свою очередь приводит к наложению сегментов исходного изображения друг на друга, что является визуально заметным.

Задачей изобретения является создание способа встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов, обеспечивающего возможность скрытой передачи конфиденциальных данных, используя контейнер, представленный в виде фрактально сжатого изображения.

Эта задача решается тем, что в способе встраивания информации в изображение сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов, включающем этапы формирования вектора параметров сжатия изображения, ввода скрываемой информации, выделения доменов и ранговых областей, соотнесения ранговых областей и доменов, формирования конечного архива, введен этап скрытия информации путем кодирования битов через координаты доменов.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием языков программирования, позволяющих реализовать данную концепцию в виде программного обеспечения.

Заявленный способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов поясняется чертежами, на которых показано:

фиг.1 - пример разбиения изображения на домены, где прямоугольники представляют собой возможные выделенные домены, при этом показана возможность их пересечения друг с другом, а также возможность формирования сегментов различного размера;

фиг.2 - метод классификации доменов по алгоритму Фишера, заключающийся в разбиении домена на четыре равные области и расчете их параметров, где A1, А2, A3, А4 - математические ожидания интенсивности пикселей конкретных областей данных сегментов;

фиг.3 - пример разбиения изображения на ранговые области, на котором линиями разграничены ранги и представлена возможность формирования сегментов различных размеров, а также необходимость полного заполнения исходного изображения;

фиг.4 - метод квадродерева, позволяющий осуществить разбиения ранга на четыре равные области, в случае если для первоначального ранга не было найдено подходящего домена, где цифрами представлен метод нумерации формируемых областей, а также метод кодирования новых ранговых областей;

фиг.5 - обобщенный алгоритм фрактального сжатия изображений;

фиг.6 - алгоритм, реализующий предложенный способ;

фиг.7 - пример использования предложенного способа.

Реализация предложенного способа состоит во включении в процесс фрактального сжатия этапа встраивания информации. Общий алгоритм фрактального сжатия (фиг.5) первоначально подразумевает ввод параметров сжатия. В качестве параметров сжатия выступают минимальный размер домена, минимальный шаг домена, значение порога среднеквадратического отклонения (СКО), глубина квадродерева, а также вводится в качестве параметра встраиваемая информация.

После ввода параметров сжатия в систему загружается исходное изображение, предназначенное для сжатия. Первым этапом реализуется разбиение изображения на домены (фиг.1). Минимальный размер домена указан в начальных параметрах. Также выделяются домены большего размера, причем для более эффективного расчета каждые следующие группы доменов больше предыдущих в два раза. Максимально возможный размер домена выбирается в соответствии с размерами исходного изображения. После выделения доменов осуществляется их классификация по алгоритму Фишера (фиг.3) (Y. Fisher, Ed., Fractal Image Compression - Theory and Application: New York: Springer, 1994). Классификация позволяет выделить 72 класса. Под значениями А подразумевается математическое ожидание интенсивностей пикселей соответствующих областей:

1 класс A1≥A2≥A3≥A4

2 класс А1≥A2≥А4≥A3

3 класс А1≥А4≥А2≥А3

Также в каждом из трех классов выделяется еще по 24 класса, в соответствии со значениями дисперсии.

На следующем этапе происходит выделение ранговых областей, при этом они должны полностью заполнять все изображение и не пересекаться друг с другом (фиг.3). Ранговые области в соответствии с алгоритмом меньше доменов по ширине в два раза.

После формирования библиотеки доменов и определения рангов осуществляется основной этап соотнесения ранговых областей и доменов. Он реализуется путем подбора соответствующих рассматриваемому рангу доменов. За счет предварительной классификации данный этап выполняется быстрее в 72 раза, так как ранги также отбираются по алгоритму классификации Фишера.

Схожесть доменов и рангов определяется по методу наименьших квадратов (МНК). Исследуемый домен подвергается аффинным преобразованиям для обеспечения максимального сходства с рангом, после чего по значению, полученному по МНК, принимается решение о продолжении поиска соответствия. Аффинные преобразования подразумевают под собой такие операции над сегментами изображения, как зеркальное отображение, поворот на углы в 90, 180, 270 градусов (Y. Fisher, Ed., Fractal Image Compression - Theory and Application: New York: Springer, 1994). Также возможно применение масштабирования. В параметрах сжатия заранее указывается минимальный порог СКО, получаемый при расчете значения по МНК, чем он ниже, тем качественнее будет сжатое изображение, но увеличивается время компрессии и наоборот. В случае если для ранговой области не будет найден подходящий домен, реализуется метод квадродерева (фиг.4) (Y. Fisher, Ed., Fractal Image Compression - Theory and Application: New York: Springer, 1994), при котором ранговая область разбивается на 4 равные части и с ними проводятся аналогичные действия.

В разработанном способе предлагается использовать разбиение полученной библиотеки доменов на две области, соответствующие нулевому и единичному биту (фиг.6). Разбиение происходит путем деления изображения на две половины по вертикали, причем левая половина отвечает за единичный бит, а правая - за нулевой. Соответственно домены, координаты левого верхнего угла которых по оси абсцисс меньше половины ширины изображения, отвечают за единичный бит и наоборот. Таким образом, одним из параметров сжатия изображения предлагается использовать встраиваемую информацию. Данная информация переводится в двоичный вид и на этапе соотнесения доменов с ранговыми областями происходит ее считывание. В случае появления на входе компрессора единичного бита используются домены с координатой по оси x, не превышающей половину ширины изображения, оставшаяся половина используется при появлении нулевого бита. Выделение информации происходит в ходе декомпрессии за счет считывания данных, касающихся соответствующего ранга, в случае если координаты домена входят в левую область, выводится единица и наоборот.

Соответственно после выполнения этапа соотнесения рангов и доменов формируется архив, состоящий из заголовка, в котором указаны параметры сформированного сжатого файла, и поля данных, содержащих координаты соответствующих доменов, коэффициенты аффинных преобразований и значения яркости и контрастности.

Эффективность функционирования предлагаемого способа по сравнению с прототипом состоит в том, что в исходный файл практически не вносятся визуальные изменения и факт наличия встроенной информации определить очень сложно.

Реализация предложенного способа встраивания информации показала эффективность его применения (фиг.7). Основные методы стеганографического анализа, применяемые на сегодняшний день, не позволяют выявить факт встраивания информации при использовании данного способа, так как статистика распределения битов практически не изменяется. При этом объемы передаваемой информации в процентном соотношении составляют около 1% от общего объема файла-контейнера. Полученный процент высчитывается на основе отношения количества ранговых областей в изображении к общему размеру файла. В ходе эксперимента использовалось изображение, размером 617 кб. При разбиении данного изображения было сформировано около 50000 ранговых областей. Соответственно объем встроенной информации составляет 50000 бит (6250 байт), а отношение 6250/617000=0,0101 (1,01%).

Способ встраивания информации в изображение, сжатое фрактальным методом, на основе сформированной библиотеки доменов, включающий этапы формирования вектора параметров сжатия изображения, ввода скрываемой информации, выделения доменов и ранговых областей, соотнесения ранговых областей и доменов, формирования конечного архива, отличающийся тем, что на этапе сжатия изображения биты скрываемой информации кодируются координатами доменов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке видеоданных для компенсации движения. Технический результат - выполнение локализованного многогипотезного прогнозирования во время видеокодирования элемента кодирования.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в пресечении опустошения гипотетического буфера.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности декодирования.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к кодированию и декодированию вектора движения путем прогнозирования вектора движения текущего блока. Техническим результатом является повышение точности прогнозирования и кодирования вектора движения.

Изобретение относится к области управления услугами контента в сети. Техническим результатом является повышение эффективности использования контента.

Изобретение относится к области распределения выбранного контента, а именно к способу локализации контента и к узлу сети доставки контента. Технический результат заключается в снижении нагрузки глобального контроллера сети доставки контента, сокращении задержки времени обработки сетью доставки контента.

Изобретение относится к кодированию и декодированию видео, а более конкретно к способам и устройству для использования в системе кодирования многовидового видео (MVC) (видео с несколькими представлениями).

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности сжатия.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности кодирования.

Изобретение относится к кодированию видео и декодированию видео, которые выполняют преобразование между пространственной областью и областью преобразования. Техническим результатом является повышение эффективности сжатия изображения и, соответственно, повышение эффективности кодирования и декодирования видео.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении надежности защиты информации в процессе обмена информацией.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в морской подвижной службе для обеспечения надежного автоматического приема информации по безопасности мореплавания в коротковолновом диапазоне на борту морских судов, которые находятся в любых районах мирового океана.

Изобретение относится к способу защиты данных безопасности, передаваемых передатчиком в приемник, заключающемуся в периодической передаче в приемник, поочередно с упомянутыми данными безопасности, нейтральных данных, предназначенных для недопущения фильтрации данных безопасности.
Изобретение относится к вычислительной технике и электросвязи, предназначено для решения задач защиты компьютерной информации. Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия за счет увеличения степени параллелизма.

Изобретение относится к области электросвязи, а именно к криптографическим устройствам и способам. Технический результат - повышение уровня защищенности информации, шифруемой с его применением.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении возможности сохранения целостности внедренной информации.

Изобретение относится к радиотехнике и передаче информации и может найти применение в системах связи для помехоустойчивой передачи цифровой информации, в том числе с высокой степенью конфиденциальности.

Способ шифрования с использованием ключа K шифрования с длиной k ключа по меньшей мере одного сообщения M, содержащего однородно распределенные символы, причем k битов шифруют (830) из сообщений длиной по меньшей мере k битов, в то время как более короткие сообщения удлиняются (840), например, посредством заполнения незначащей информацией или последовательного соединения для получения удлиненного сообщения длиной по меньшей мере k битов перед шифрованием.

Изобретение относится к вычислительной технике и электросвязи, предназначено для решения задач защиты компьютерной информации. Наиболее предпочтительной областью использования изобретения является построение генераторов псевдослучайных чисел (ГПСЧ), а также криптографических примитивов хеширования, блочного и поточного шифрования. Техническим результатом изобретения является повышение криптостойкости и увеличение быстродействия итеративного криптографического преобразования данных. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в итеративном криптографическом преобразовании данных, включающем формирование из секретного ключа с помощью процедуры разворачивания ключа последовательности раундовых ключей K1, K2,…, KR, где R - число раундов преобразования; формирование по входному блоку М блока С в соответствии с выражением С:=М; выполнение R раундов преобразования, при этом преобразование блока данных на i-м раунде записывается в виде С:=Е(С, Ki), где Е() - раундовая функция преобразования, Ki - раундовый ключ, используемый на i-м раунде, полученное значение С:=Е(С, Ki) при i<R поступает на вход следующего раунда, а результат действия последнего раунда С:=Е(С, KR) является результатом преобразования; дополнительно из каждого раундового ключа Ki формируют N раундовых подключей Ki1, Ki2,…, KiN, где N - число траекторий раундовых преобразований в каждом раунде; при выполнении каждого i-го раунда создают N копий Сi1, Ci2,…, СiN входного блока данных С, каждую копию Cij подвергают стохастическому преобразованию Eij, которое записывается в виде Cij:=Eij(Cij, Kij), преобразованные значения Cij поступают на входы комбинационной схемы F, функцией которой является параллельная композиция различных траекторий раундовых преобразований, результат действия комбинационной схемы С:=F(Ci1, Сi2,…, CiN) объявляют результатом раунда. В частном случае стохастическое преобразование Еij включает представление входного блока Cij, промежуточных результатов преобразования и раундового подключа Kij в виде квадратного массива бит размерностью 8×8; сложение по модулю два (XOR) входного блока Cij и раундового подключа Kij, разбиение результата на строки r1, r2,…, r8 и выполнение для каждой строки операции замены с использованием таблицы S размерностью 8×256; разбиение результата на столбцы с1, с2,…, с8 и выполнение для каждого столбца операции замены с использованием таблицы S размерностью 8×256. Благодаря совокупности перечисленных решений увеличивается криптостойкость преобразования за счет выполнения последовательной и параллельной композиции раундовых преобразований и повышается быстродействие за счет появления возможности сокращения числа раундов и выполнения всех раундовых преобразований Cij:=Eij(Cij, Kij) параллельно.

Изобретение относится к способам и средствам криптографического преобразования информации в электронных вычислительных комплексах и ЭВМ. Повышение скрытности и оперативности преобразования достигается тем, что в способе, основанном на разбивке исходного 32-разрядного входного вектора на восемь последовательно идущих 4-разрядных входных векторов, каждый из которых соответствующим ему узлом замены преобразуется в 4-разрядный выходной вектор, которые последовательно объединяются в 32-разрядный выходной вектор, причем предварительно в каждом узле замены размещают таблицы преобразования из шестнадцати строк каждая, содержащих по четыре бита заполнения в строке, являющихся соответствующими 4-разрядными выходными векторами, используют четыре узла замены по одному для каждой пары 4-разрядных входных векторов, причем в каждом узле замены используют регистр центрального процессора, в который размещают по две таблицы преобразования, а преобразование пар 4-разрядных входных векторов в пары 4-разрядных выходных векторов в соответствующем узле замены осуществляют коммутацией предварительно размещенных строк таблиц преобразования в регистр центрального процессора соответствующего узла замены путем использования пар 4-разрядных входных векторов в виде адресов коммутации.

Изобретение относится к области передачи данных в цифровых сетях передачи данных по протоколу TCP/IP через HTTP. Техническим результатом является повышение скорости передачи данных между клиентом и сервером. Способ передачи данных в цифровых сетях передачи данных по протоколу TCP/IP через HTTP реализуется с помощью системы, включающей сетевые модули, встроенные в компьютер-клиент и компьютер-сервер и обеспечивающие формирование соединения между компьютером-клиентом и компьютером-сервером; прием и передачу сетевых пакетов в соединении между клиентом и сервером; шифрование сетевых пакетов для установленного соединения: туннелирование сетевых пакетов; причем между клиентом и сервером имеется, по крайней мере, два прокси-сервера, связанных с клиентом и сервером, способ заключается в том, что формируют с помощью сетевых модулей соединение между клиентом и сервером, причем соединение устанавливается, по крайней мере, через два прокси-сервера; создают туннельное сообщение в сетевом модуле клиента; передают туннельное сообщение серверу; подбирают величину задержки T по признаку максимальной скорости передачи туннельного сообщения между клиентом и сервером, выполняя следующие действия: устанавливают интервал изменения времени T и шаг по времени; выполняют измерение скорости передачи туннельного сообщения для каждого значения T в интервале; выбирают значение T, соответствующее максимальной скорости передачи; определяют объем пакета с фиктивными данными Q; отправляют из клиента пакет с фиктивными данными объемом Q через T секунд с момента последней передачи нефиктивных данных через НТТР-туннель, принимают на сервере туннельное сообщение; отключают алгоритм Нэйгла для TCP соединения в сетевых модулях клиента и сервера; отключают алгоритм TCP delayed acknowledgment в сетевых модулях клиента и сервера.
Наверх