RU2010127327A

RU2010127327A - Способ аутентификации электронного изображения jpeg (варианты)

Info

Publication number: RU2010127327A
Application number: RU2010127327/08A
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Оков (RU); Игорь Николаевич Оков; Владимир Петрович Чернолес (RU); Владимир Петрович Чернолес
Original assignee: Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" (RU); Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-01-10
Also published as: RU2448419C2

Abstract

1. Способ аутентификации электронного изображения JPEG, заключающийся в том, что для отправителя и получателя предварительно формируют двоичную последовательность секретного ключа и криптографическую функцию, у отправителя разделяют электронное изображение JPEG на M≥2 блоков каждый размером n1×n2 пикселов, где n1≥2 и n2≥2, над каждым m-м, где m=1, 2, …, M, блоком электронного изображения JPEG выполняют вейвлет преобразование, полученные в результате преобразования вейвлет коэффициенты квантуют и преобразуют в двоичные последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG, которые преобразуют в N≥2 упорядоченные двоичные последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG, вычисляют двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции и двоичной последовательности секретного ключа, аутентифицируют m-й блок электронного изображения JPEG, для чего встраивают двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG в упорядоченную двоичную последовательность вейвлет коэффициентов этого блока, а полученные упорядоченные двоичные последовательности вейвлет коэффициентов с встроенной двоичной последовательностью цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG кодируют с использованием арифметического кодирования в кодированные последовательности этого блока, причем действия по аутентификации у отправителя блоков электронного изображения JPEG повторяют до завершения их поступления, передают аутентиф�

Claims

1. Способ аутентификации электронного изображения JPEG, заключающийся в том, что для отправителя и получателя предварительно формируют двоичную последовательность секретного ключа и криптографическую функцию, у отправителя разделяют электронное изображение JPEG на M≥2 блоков каждый размером n₁×n₂ пикселов, где n₁≥2 и n₂≥2, над каждым m-м, где m=1, 2, …, M, блоком электронного изображения JPEG выполняют вейвлет преобразование, полученные в результате преобразования вейвлет коэффициенты квантуют и преобразуют в двоичные последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG, которые преобразуют в N≥2 упорядоченные двоичные последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG, вычисляют двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции и двоичной последовательности секретного ключа, аутентифицируют m-й блок электронного изображения JPEG, для чего встраивают двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG в упорядоченную двоичную последовательность вейвлет коэффициентов этого блока, а полученные упорядоченные двоичные последовательности вейвлет коэффициентов с встроенной двоичной последовательностью цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG кодируют с использованием арифметического кодирования в кодированные последовательности этого блока, причем действия по аутентификации у отправителя блоков электронного изображения JPEG повторяют до завершения их поступления, передают аутентифицированное электронное изображение JPEG получателю, где проверяют подлинность принятого получателем электронного изображения JPEG, для чего разделяют двоичную последовательность принятого получателем электронного изображения JPEG на двоичные последовательности его принятых блоков, которые разделяют на кодированные последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG, декодируют их и выделяют N упорядоченных двоичных последовательностей вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG, выделяют из упорядоченной двоичной последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG двоичную последовательность цифрового водяного знака этого блока и запоминают ее, вычисляют двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции и двоичной последовательности секретного ключа и сравнивают ее с ранее вычисленной и запомненной двоичной последовательностью цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG, а по результатам сравнения принимают решение о подлинности принятого блока электронного изображения JPEG, повторяют действия по проверке подлинности принятых блоков электронного изображения JPEG до завершения их приема, принятое электронное изображение JPEG считают подлинным, если подлинными оказываются M принятых блоков электронного изображения JPEG, отличающееся тем, что предварительно задают допустимую вероятность P_доп принятия подлинным m-го принятого блока электронного изображения JPEG, являющегося неподлинным, вычисленную у отправителя из k-й, где k=1, 2, …, K, a 1≤K<N, упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции формирования имитовставки и двоичной последовательности секретного ключа k-ю двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG разделяют на ее первую и вторую подпоследовательности и встраивают в (k+1)-ю упорядоченную двоичную последовательность вейвлет коэффициентов этого же блока электронного изображения JPEG, а у получателя с помощью предварительно сформированных криптографической функции формирования имитовставки и двоичной последовательности секретного ключа из k-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG вычисляют k-ю двоичную последовательность его цифрового водяного знака, разделяют ее на первую и вторую подпоследовательности и запоминают их, выделяют из (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG вторую подпоследовательность k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака этого блока и побитно сравнивают ее с запомненной второй подпоследовательностью k-й вычисленной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG и запоминают число Z_k несовпадающих битов для всех K сравниваемых подпоследовательностей этого блока, а принятый m-й блок электронного изображения JPEG считают подлинным, если число Z_k несовпадающих битов не превышает вычисленного для него значения максимально допустимого числа несовпадений Z_доп.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для встраивания k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG в (k+1)-ю упорядоченную двоичную последовательность вейвлет коэффициентов этого же блока электронного изображения JPEG, если очередной бит ее первой подпоследовательности имеет единичное значение, то после очередного бита (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG записывают значение очередного бита второй подпоследовательности k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG и так до окончания первой подпоследовательности k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG или (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для выделения из (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака этого же блока электронного изображения JPEG, если очередной бит первой подпоследовательности k-й вычисленной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG имеет единичное значение, то следующий бит за очередным битом (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG удаляют из этой упорядоченной двоичной последовательности и считывают во вторую подпоследовательность k-й выделенной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG и так до окончания первой подпоследовательности k-й вычисленной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG или (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение максимально допустимого числа несовпадений Z_доп m-го принятого блока электронного изображения JPEG вычисляют из условия

, где Ll_k - число использованных битов первой подпоследовательности k-й вычисленной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG, a L2_k - число считанных битов второй подпоследовательности k-й выделенной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG.

5. Способ аутентификации электронного изображения JPEG, заключающийся в том, что для отправителя и получателя предварительно формируют двоичную последовательность секретного ключа и криптографическую функцию, у отправителя разделяют электронное изображение JPEG на M≥2 блоков каждый размером n₁×n₂ пикселов, где n₁≥2 и n₂≥2, над каждым m-м, где m=1, 2, …, M, блоком электронного изображения JPEG выполняют вейвлет преобразование, полученные в результате преобразования вейвлет коэффициенты квантуют и преобразуют в двоичные последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG, которые преобразуют в N≥2 упорядоченные двоичные последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG, вычисляют двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции и двоичной последовательности секретного ключа, аутентифицируют m-й блок электронного изображения JPEG, для чего встраивают двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG в упорядоченную двоичную последовательность вейвлет коэффициентов этого блока, а полученные упорядоченные двоичные последовательности вейвлет коэффициентов с встроенной двоичной последовательностью цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG кодируют с использованием арифметического кодирования в кодированные последовательности этого блока, причем действия по аутентификации у отправителя блоков электронного изображения JPEG повторяют до завершения их поступления, передают аутентифицированное электронное изображение JPEG получателю, где проверяют подлинность принятого получателем электронного изображения JPEG, для чего разделяют двоичную последовательность принятого получателем электронного изображения JPEG на двоичные последовательности его принятых блоков, которые разделяют на кодированные последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG, декодируют их и выделяют N упорядоченных двоичных последовательностей вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения БЭИ JPEG, выделяют из упорядоченной двоичной последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG двоичную последовательность цифрового водяного знака этого блока и запоминают ее, вычисляют двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции и двоичной последовательности секретного ключа и сравнивают ее с ранее вычисленной и запомненной двоичной последовательностью цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG, а по результатам сравнения принимают решение о подлинности принятого блока электронного изображения JPEG, повторяют действия по проверке подлинности принятых блоков электронного изображения JPEG до завершения их приема, принятое электронное изображение JPEG считают подлинным, если подлинными оказываются M принятых блоков электронного изображения JPEG, отличающееся тем, что предварительно формируют двоичную последовательность секретного ключа аутентификации и двоичную последовательность секретного ключа встраивания и разделяют ее на K частей, где 1≤K<N, предварительно задают допустимую вероятность P_доп принятия подлинным m-го принятого блока электронного изображения JPEG, являющегося неподлинным, вычисленную у отправителя из k-й, где k=1, 2, …, K, упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции формирования имитовставки и двоичной последовательности секретного ключа аутентификации k-ю двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG встраивают в (k+1)-ю упорядоченную двоичную последовательность вейвлет коэффициентов этого же блока электронного изображения JPEG с помощью k-й части предварительно сформированной двоичной последовательности секретного ключа встраивания, а у получателя с помощью предварительно сформированных криптографической функции формирования имитовставки и двоичной последовательности секретного ключа аутентификации из k-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG вычисляют k-ю двоичную последовательность его цифрового водяного знака и запоминают ее, выделяют из (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG с помощью k-й части предварительно сформированной двоичной последовательности секретного ключа встраивания k-ю двоичную последовательность цифрового водяного знака этого блока и побитно сравнивают ее с запомненной k-й вычисленной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG и запоминают число Z_k несовпадающих битов для всех K сравниваемых последовательностей этого блока, а принятый m-й блок электронного изображения JPEG считают подлинным, если число Z_k несовпадающих битов не превышает вычисленного для него значения максимально допустимого числа несовпадений Z_доп.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что для встраивания k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG в (k+1)-ю упорядоченную двоичную последовательность вейвлет коэффициентов этого же блока электронного изображения JPEG с помощью k-й части предварительно сформированной двоичной последовательности секретного ключа встраивания, если очередной бит k-й части предварительно сформированной двоичной последовательности секретного ключа встраивания имеет единичное значение, то после очередного бита (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG записывают значение очередного бита k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG и так до окончания k-й части предварительно сформированной двоичной последовательности секретного ключа встраивания или (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что для выделения из (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG с помощью k-й части предварительно сформированной двоичной последовательности секретного ключа встраивания k-й двоичной последовательности его цифрового водяного знака, если очередной бит k-й части предварительно сформированной двоичной последовательности секретного ключа встраивания имеет единичное значение, то следующий бит за очередным битом (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG удаляют из этой упорядоченной двоичной последовательности и считывают в k-ю выделенную двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG и так до окончания k-й части предварительно сформированной двоичной последовательности секретного ключа встраивания или (k+1)-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что значение максимально допустимого числа несовпадений Z_доп m-го принятого блока электронного изображения JPEG вычисляют из условия

, где L_k - число считанных битов k-й выделенной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG.

9. Способ аутентификации электронного изображения JPEG, заключающийся в том, что для отправителя и получателя предварительно формируют двоичную последовательность секретного ключа и криптографическую функцию, у отправителя разделяют электронное изображение JPEG на M≥2 блоков каждый размером n₁×n₂ пикселов, где n₁≥2 и n₂≥2, над каждым m-м, где m=1, 2, …, M, блоком электронного изображения JPEG выполняют вейвлет преобразование, полученные в результате преобразования вейвлет коэффициенты квантуют и преобразуют в двоичные последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG, которые преобразуют в N≥2 упорядоченные двоичные последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG, вычисляют двоичную последовательность цифрового водяного знака m-то блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции и двоичной последовательности секретного ключа, аутентифицируют m-й блок электронного изображения JPEG, для чего встраивают двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG, упорядоченные двоичные последовательности вейвлет коэффициентов кодируют с использованием арифметического кодирования в кодированные последовательности этого блока, включающие их маркеры, причем действия по аутентификации у отправителя блоков электронного изображения JPEG повторяют до завершения их поступления, передают аутентифицированное электронное изображение JPEG получателю, где проверяют подлинность принятого получателем электронного изображения JPEG, для чего разделяют двоичную последовательность принятого получателем электронного изображения JPEG на двоичные последовательности его принятых блоков, которые разделяют на кодированные последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG, декодируют их и выделяют N упорядоченных двоичных последовательностей вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения БЭИ JPEG, выделяют двоичную последовательность цифрового водяного знака этого блока и запоминают ее, вычисляют двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции и двоичной последовательности секретного ключа и сравнивают ее с ранее вычисленной и запомненной двоичной последовательностью цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG, а по результатам сравнения принимают решение о подлинности принятого блока электронного изображения JPEG, повторяют действия по проверке подлинности принятых блоков электронного изображения JPEG до завершения их приема, принятое электронное изображение JPEG считают подлинным, если подлинными оказываются M принятых блоков электронного изображения JPEG, отличающееся тем, что предварительно задают допустимую вероятность P_доп принятия подлинным m-го принятого блока электронного изображения JPEG, являющегося неподлинным, вычисляют у отправителя из k-й, где k=1, 2, …, K, a 1≤K<N, упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG с помощью предварительно сформированных криптографической функции формирования имитовставки и двоичной последовательности секретного ключа k-ю двоичную последовательность цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG, k-ю упорядоченную двоичную последовательность вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения JPEG кодируют с использованием арифметического кодирования, вычисляют длину R1_k неиспользуемой части маркера k-й кодированной последовательности m-го блока электронного изображения JPEG, встраивают в неиспользуемую часть маркера k-й кодированной последовательности m-го блока электронного изображения JPEG R1_k бит k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG, а у получателя с помощью предварительно сформированных криптографической функции формирования имитовставки и двоичной последовательности секретного ключа из k-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения JPEG вычисляют k-ю двоичную последовательность его цифрового водяного знака и запоминают ее, вычисляют длину R2_k неиспользуемой части маркера k-й кодированной последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG, выделяют из неиспользуемой части маркера k-й кодированной последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG встроенные R2_k бит k-й двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го блока электронного изображения JPEG и побитно сравнивают их с R2_k битами запомненной k-й вычисленной двоичной последовательности цифрового водяного знака m-го принятого блока электронного изображения JPEG и запоминают число Z_k несовпадающих битов для всех K сравниваемых последовательностей этого блока, а принятый m-й блок электронного изображения JPEG считают подлинным, если число Z_k несовпадающих битов не превышает вычисленного для него значения максимально допустимого числа несовпадений Z_доп.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что значение максимально допустимого числа несовпадений Z m-го принятого блока электронного изображения JPEG вычисляют из условия

.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что длину R1_k неиспользуемой части маркера k-й кодированной последовательности m-го блока электронного изображения JPEG вычисляют из условия

, j=1, 2, …, Y1_k, где D - длина в битах маркера этой последовательности, Y1_k - длина k-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го блока электронного изображения БЭИ JPEG, a p1_{j, k} - вероятность нулевого значения j-го бита этой последовательности.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что длину R2_k неиспользуемой части маркера k-й кодированной последовательности m-го принятого блока электронного изображения JPEG вычисляют из условия

, j=1, 2, …, Y2_k, где D - длина в битах маркера этой последовательности, Y2_k - длина k-й упорядоченной двоичной последовательности вейвлет коэффициентов m-го принятого блока электронного изображения БЭИ JPEG, a p2_{j, k} - вероятность нулевого значения j-го бита этой последовательности.