РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ СО ВСТРОЕННЫМИ
ИДЕНТИФИКАТОРАМИ
2.1. Разработка и обоснование метода исследования эффективности систем со
встроенными идентификаторами
В первом разделе при проведении аналитического обзора были сформулированы
требования к системам идентификации цифровых изображений на основе технологий
сокрытия информации. В качестве способа идентификации цифровых объектов были
выбраны технологии встроенных идентификаторов.
Идентификация цифровых объектов на основе метода встроенных идентификаторов
имеет следующие преимущества.
— Изображение и идентификатор, содержащий служебную и дополнительную информацию
об изображении, физически представляют собой один объект. Служебная информация
содержит необходимые данные для автоматической обработки и отображения:
параметры яркости, контрастности, информацию для автоматической гамма- и цвето-
коррекции. Дополнительная информация содержит данные представляющие интерес для
пользователя и систем автоматической классификации: название, авторская
информация, тип, стиль и т.д.
— Для организации работы системы с ВИ не требуются нестандартные форматы файлов
изображения.
— Хранение всех данных в одном объекте уменьшает риск потери или порчи данных.
Для выполнения дальнейших исследований необходимо разработать единый метод
исследования систем сокрытой идентификации на основе технологий ВИ,
обеспечивающий комплексную оценку параметров систем данного класса. Комплексная
оценка подразумевает одновременное оценивание эффективности детектирования
идентификатора и оценивание надежности воспроизведения изображения при
различных типах преобразований в канале обработки.
Аналитическая оценка параметров различных типов систем с ВИ возможна при
ограничениях на их структуру, в частности не все типы преобразований канала
обработки могут быть учтены. Но эти ограничения могут быть откорректированы
после уточнения условий практического применения системы. Однако обобщение и
учет всех сложных преобразований канала обработки при теоретических
исследованиях приведет к необоснованным усложнениям аналитических выкладок.
Кроме того, некоторые типы преобразований изображений являются инвертируемыми и
могут быть учтены при адаптации системы ВИ. Исследование влияния преобразований
в рамках заданных ограничений на работу системы с ВИ позволяет получить
зависимость нижней оценки эффективности детектирования идентификатора от
основных параметров системы, что весьма ценно для разработчиков практических
систем данного класса [58, 59].
В качестве объекта аналитических исследований выбрана информированная система с
ВИ с нулевым битом, устанавливающая факт наличия либо отсутствия уникального
идентификатора в сообщении.
Обобщенная схема работы системы с ВИ с нулевым битом представлена на рис. 2.1.
Модель исходного сообщения (ИС) представляется дискретной во времени случайной
стационарной последовательностью с непрерывной амплитудой , , N — размер ИС,
представленного в виде вектора. Кроме того, случайные последовательности ,
полагаются статистически независимыми, если . Это необходимое допущение,
принятое для возможности проведения теоретического анализа, т. к. в реальной
мультимедийной информации существуют сложные статистические зависимости между
отдельными элементами сообщения. Аналогичные ограничения характерны для
теоретических исследований в цифровой стеганографии [57]. Однако можно
предположить, что дискреты ИС являются условно независимыми на некотором
фрагменте ИС. Если число элементов последовательности идентификатора достаточно
велико и встраивание происходит в достаточно удаленные друг от друга дискреты
ИС, то данное условие не будет ограничением.
Рис. 2.1. Обобщенная схема системы с ВИ с нулевым битом
Аналитически данные преобразования записываются следующим образом:
(2.1)
где — исходное сообщение, — число дискретов ИС;
— идентификатор, — число дискретов идентификатора, причем, далее для простоты
изложения =, полагая несуществующие элементы идентификатора нулевыми;
—сообщение (изображение с идентификатором);
— сообщение после преобразований канала обработки;
— преобразования УФС, канала обработки и детектора соответственно.
Суть предлагаемого метода заключается в рассмотрении последовательности
идентификатора в виде случайно выбранной последовательности, что должно
выполняться как на стороне УФС, так и на стороне детектора. Обоснованием данной
методики является тот факт, что, как правило, идентификатор генерируется
случайным образом, исключая те случаи, когда он представлен как осмысленный
текст или изображение. В случае, когда используется случайная
последовательность элементов идентификатора, общая оценка эффективности
детектирования системы с ВИ получается посредством усреднения всех полученных
оценок для каждой последовательности.
Задача исследования заключается в получении аналитических выражений для
вероятностей ошибок детектора различных структур систем с ВИ, как функций ее
основных параметров и режимов работы. Таким образом, эффективность
детектирования системы с ВИ численно оценивается как значения вероятностей
ошибок детектора либо как значения параметров системы при фиксированных
вероятностях ошибок детектора. Для получения комплексной оценки достоверности,
включающей также исследования по надежности восприятия, необходимо разработать
также соответствующую методику.
После обоснования в подразделе 2.1 метода исследований становится возможным
разработка модели системы с ВИ. Система с ВИ с нулевым битом характеризуется
тем, что сигнал на выходе детектора может принимать только два
- Київ+380960830922