Розробка концептуального методу формування криптокомпресійних кодограм зображень без втрати якості інформації

Автор(и)

  • Володимир Вікторович Бараннік Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Україна https://orcid.org/0000-0002-2848-4524
  • Сергій Олександрович Сідченко Харківський національний університет Повітряних Сил імені І. Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-1319-6263
  • Дмитро Володимирович Бараннік Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0002-7074-9864
  • Сергій Сергійович Шульгин Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0001-5174-290X
  • Валерій Володимирович Бараннік Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0003-3516-5553
  • Антон Ігорович Дацун Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0002-4082-4739

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237359

Ключові слова:

криптокомпресія, кодування, захист інформації, плаваюча схема, диференційований базис, службова складова

Анотація

Поряд з повсюдним використанням цифрових зображень виникла актуальна науково-прикладна проблема щодо необхідності зниження обсягів відеоінформації за умови забезпечення її конфіденційності та достовірності. Для вирішення проблеми можуть застосовуватися методи криптокомпресійного кодування. Однак методу, узагальнюючого всі етапи обробки, не описано. Розроблено концептуальний метод криптокомпресійного кодування зображень в диференційованому базисі без втрати якості інформації. Він організовує трьохкаскадну технологію формування криптокомпресійних кодограм. На перших двох каскадах забезпечується формування кодових конструкцій інформаційних складових з одночасним забезпеченням їх конфіденційності та ключових елементів в якості службової складової. На третьому каскаді обробки організується забезпечення конфіденційності службової складової. Формування кодових значень інформаційних складових недетермінованої довжини здійснюється на основі недетермінованої кількості елементів початкових відеоданих в зниженому динамічному діапазоні. Формування службових даних пропонується організовувати в блоках вихідних зображень розмірністю 16×16 елементів. Метод забезпечує зменшення обсягу вихідних зображень при формуванні криптокомпресійних кодограм в 1,14–1,58 рази (на 12–37 %) в залежності від ступеня їх насиченості. Це на 12,7–23,4 % краще технології TIFF і на 9,6–17,9 % краще технології PNG. Обсяг службової складової криптокомпресійних кодограм становить 1,563 % від обсягу вихідних відеоданих або не більше 2,5 % від усього кодового потоку. Це дозволяє скоротити обсяг даних для шифрування до 40 разів у порівнянні з технологіями TIFF і PNG. Розроблений метод не вносить помилок в дані в процесі кодування та відноситься до методів без втрати якості інформації

Біографії авторів

Володимир Вікторович Бараннік, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Доктор технічних наук, професор

Кафедра штучного інтелекту та програмного забезпечення

Сергій Олександрович Сідченко, Харківський національний університет Повітряних Сил імені І. Кожедуба

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-організаційний відділ

Дмитро Володимирович Бараннік, Харківський національний університет радіоелектроніки

Аспірант

Кафедра автоматизації проектування обчислювальної техніки

Сергій Сергійович Шульгин, Харківський національний університет радіоелектроніки

Кандидат технічних наук

Кафедра інформаційно-мережної інженерії

Валерій Володимирович Бараннік, Харківський національний університет радіоелектроніки

Кафедра автоматизації проектування обчислювальної техніки

Антон Ігорович Дацун, Харківський національний університет радіоелектроніки

Кафедра інформаційно-мережної інженерії

Посилання

  1. Barannik, V., Sidchenko, S., Barannik, N., Barannik, V. (2021). Development of the method for encoding service data in cryptocompression image representation systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (9 (111)), 103–115. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.235521
  2. Sharma, R., Bollavarapu, S. (2015). Data Security using Compression and Cryptography Techniques. International Journal of Computer Applications, 117 (14), 15–18. doi: https://doi.org/10.5120/20621-3342
  3. Jasuja, B., Pandya, A. (2015). Crypto-Compression System: An Integrated Approach using Stream Cipher Cryptography and Entropy Encoding. International Journal of Computer Applications, 116 (21), 34–41. doi: https://doi.org/10.5120/20463-2831
  4. Gonzalez, R., Woods, R. (2018). Digital Image Processing. Pearson, 1168.
  5. Announcing the Advanced Encryption Standard (AES). Federal Information Processing Standards Publication 197 (2001). NIST, 51. Available at: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/FIPS/NIST.FIPS.197.pdf
  6. Rivest, R. L., Shamir, A., Adleman, L. (1978). A method for obtaining digital signatures and public-key cryptosystems. Communications of the ACM, 21 (2), 120–126. doi: https://doi.org/10.1145/359340.359342
  7. Wallace, G. K. (1991). The JPEG still picture compression standard. Communications of the ACM, 34 (4), 30–44. doi: https://doi.org/10.1145/103085.103089
  8. ISO/IEC 15444-1:2019. Information technology – JPEG 2000 image coding system – Part 1: Core coding system. Available at: https://www.iso.org/standard/78321.html
  9. Ramakrishnan, M. (Ed.) (2019). Cryptographic and Information Security. Approaches for Images and Videos. CRC Press, 986. doi: https://doi.org/10.1201/9780429435461
  10. Kurihara, K., Shiota, S., Kiya, H. (2015). An encryption-then-compression system for JPEG standard. 2015 Picture Coding Symposium (PCS). doi: https://doi.org/10.1109/pcs.2015.7170059
  11. Naor, M., Shamir, A. (1995). Visual cryptography. Lecture Notes in Computer Science, 1–12. doi: https://doi.org/10.1007/bfb0053419
  12. Chen, C.-C., Wu, W.-J. (2014). A secure Boolean-based multi-secret image sharing scheme. Journal of Systems and Software, 92, 107–114. doi: https://doi.org/10.1016/j.jss.2014.01.001
  13. Dufaux, F., Ebrahimi, T. (2006). Toward a secure JPEG. Applications of Digital Image Processing XXIX. doi: https://doi.org/10.1117/12.686963
  14. Yuan, L., Korshunov, P., Ebrahimi, T. (2015). Secure JPEG scrambling enabling privacy in photo sharing. 2015 11th IEEE International Conference and Workshops on Automatic Face and Gesture Recognition (FG). doi: https://doi.org/10.1109/fg.2015.7285022
  15. ISO/IEC 15444-8:2007. Information technology – JPEG 2000 image coding system: Secure JPEG 2000 – Part 8. Available at: https://www.iso.org/standard/37382.html
  16. Alimpiev, A. N., Barannik, V. V., Sidchenko, S. A. (2017). The method of cryptocompression presentation of videoinformation resources in a generalized structurally positioned space. Telecommunications and Radio Engineering, 76 (6), 521–534. doi: https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v76.i6.60
  17. Barannik, V., Sidchenko, S., Barannik, D. (2020). Technology for Protecting Video Information Resources in the Info-Communication Space. 2020 IEEE 2nd International Conference on Advanced Trends in Information Theory (ATIT). Kyiv, 29–33. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/document/9349324
  18. DSTU 7624:2014. Informatsiyni tekhnolohiyi. Kryptohrafichnyi zakhyst informatsiyi. Alhorytm symetrychnoho blokovoho peretvorennia (2014). Kyiv, 39.
  19. DSTU HOST 28147:2009. Systema obrobky informatsiyi. Zakhyst kryptohrafichnyi. Alhorytm kryptohrafichnoho peretvorennia (HOST 28147-89) (2008). Kyiv, 20.
  20. Barannik, V., Sidchenko, S., Barannik, N., Khimenko, A. (2021). The method of masking overhead compaction in video compression systems. Radioelectronic and computer systems, 2, 51–63. doi: https://doi.org/10.32620/reks.2021.2.05

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-31

Як цитувати

Бараннік, В. В., Сідченко, С. О., Бараннік, Д. В., Шульгин, С. С., Бараннік, В. В., & Дацун, А. І. (2021). Розробка концептуального методу формування криптокомпресійних кодограм зображень без втрати якості інформації. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(2(112), 6–17. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237359

Номер

Том 4 № 2(112) (2021): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Інформаційні технології

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Vladimir Barannik, Serhii Sidchenko, Dmitriy Barannik, Sergii Shulgin, Valeriy Barannik, Anton Datsun

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.