Предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута
Обеспечение устойчивости маркирования цифровых аудиосигналов в условиях действия помех, различных преобразований и возможных атак является актуальной проблемой. Одним из наиболее используемых и достаточно устойчивых методов маркирования является метод лоскута. Его робастность обеспечивается применен...
| Main Authors: | , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Russian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research Center
2023-03-01
|
| Series: | Информатика и автоматизация |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/15575 |
| _version_ | 1797699037717069824 |
|---|---|
| author | Maksim Gofman Anatolij Kornienko |
| author_facet | Maksim Gofman Anatolij Kornienko |
| author_sort | Maksim Gofman |
| collection | DOAJ |
| description | Обеспечение устойчивости маркирования цифровых аудиосигналов в условиях действия помех, различных преобразований и возможных атак является актуальной проблемой. Одним из наиболее используемых и достаточно устойчивых методов маркирования является метод лоскута. Его робастность обеспечивается применением расширяющих биполярных числовых последовательностей при формировании и внедрении маркера в цифровой аудиосигнал и корреляционного детектирования при обнаружении и извлечении маркерной последовательности. Анализ свойств биполярных последовательностей, реализуемых в методе лоскута, показал, что абсолютные значения величины отношения максимума автокорреляционной функции (АКФ) к её минимуму для расширяющих биполярных последовательностей и расширенных маркерных последовательностей, используемых при традиционном маркировании, с высокой точностью приближаются к 2. Это позволило сформулировать критерии для поиска специальных расширяющих биполярных последовательностей, обладающих улучшенными корреляционными свойствами и большей устойчивостью. В статье разработан математический аппарат для поиска и построения предельных расширяющих биполярных последовательностей, используемых при решении задачи робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута. Предельные биполярные последовательности определены как последовательности, у которых автокорреляционные функции обладают максимально возможными по абсолютному значению отношениями максимума к минимуму. Сформулированы и доказаны теоремы и следствия из них: о существовании верхней границы минимальных значений автокорреляционных функций предельных биполярных последовательностей и о значениях первого и второго лепестков АКФ. На этой основе дано строгое математическое определение предельных биполярных последовательностей. Разработаны метод поиска полного множества предельных биполярных последовательностей на основе рационального перебора и метод построения предельных биполярных последовательностей произвольной длины с использованием порождающих функций. Представлены результаты компьютерного моделирования по оценке значений абсолютной величины отношения максимума к минимуму автокорреляционной и взаимной корреляционных функций исследуемых биполярных последовательностей для слепого приема. Показано, что предложенные предельные биполярные последовательности характеризуются лучшими корреляционными свойствами в сравнении с традиционно используемыми биполярными последовательностями и обладают большей устойчивостью. |
| first_indexed | 2024-03-12T04:02:43Z |
| format | Article |
| id | doaj.art-72772a1cc7154f56b586773ad153c06d |
| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 2713-3192 2713-3206 |
| language | English |
| last_indexed | 2024-03-12T04:02:43Z |
| publishDate | 2023-03-01 |
| publisher | Russian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research Center |
| record_format | Article |
| series | Информатика и автоматизация |
| spelling | doaj.art-72772a1cc7154f56b586773ad153c06d2023-09-03T11:31:11ZengRussian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research CenterИнформатика и автоматизация2713-31922713-32062023-03-0122222126010.15622/ia.22.2.115575Предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскутаMaksim Gofman0Anatolij Kornienko1Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport UniversityEmperor Alexander I St. Petersburg State Transport UniversityОбеспечение устойчивости маркирования цифровых аудиосигналов в условиях действия помех, различных преобразований и возможных атак является актуальной проблемой. Одним из наиболее используемых и достаточно устойчивых методов маркирования является метод лоскута. Его робастность обеспечивается применением расширяющих биполярных числовых последовательностей при формировании и внедрении маркера в цифровой аудиосигнал и корреляционного детектирования при обнаружении и извлечении маркерной последовательности. Анализ свойств биполярных последовательностей, реализуемых в методе лоскута, показал, что абсолютные значения величины отношения максимума автокорреляционной функции (АКФ) к её минимуму для расширяющих биполярных последовательностей и расширенных маркерных последовательностей, используемых при традиционном маркировании, с высокой точностью приближаются к 2. Это позволило сформулировать критерии для поиска специальных расширяющих биполярных последовательностей, обладающих улучшенными корреляционными свойствами и большей устойчивостью. В статье разработан математический аппарат для поиска и построения предельных расширяющих биполярных последовательностей, используемых при решении задачи робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута. Предельные биполярные последовательности определены как последовательности, у которых автокорреляционные функции обладают максимально возможными по абсолютному значению отношениями максимума к минимуму. Сформулированы и доказаны теоремы и следствия из них: о существовании верхней границы минимальных значений автокорреляционных функций предельных биполярных последовательностей и о значениях первого и второго лепестков АКФ. На этой основе дано строгое математическое определение предельных биполярных последовательностей. Разработаны метод поиска полного множества предельных биполярных последовательностей на основе рационального перебора и метод построения предельных биполярных последовательностей произвольной длины с использованием порождающих функций. Представлены результаты компьютерного моделирования по оценке значений абсолютной величины отношения максимума к минимуму автокорреляционной и взаимной корреляционных функций исследуемых биполярных последовательностей для слепого приема. Показано, что предложенные предельные биполярные последовательности характеризуются лучшими корреляционными свойствами в сравнении с традиционно используемыми биполярными последовательностями и обладают большей устойчивостью.http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/15575стеганографияаудиосигналметод лоскутамаркирование цифровых объектовбиполярная последовательностькорреляционная функция |
| spellingShingle | Maksim Gofman Anatolij Kornienko Предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута Информатика и автоматизация стеганография аудиосигнал метод лоскута маркирование цифровых объектов биполярная последовательность корреляционная функция |
| title | Предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута |
| title_full | Предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута |
| title_fullStr | Предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута |
| title_full_unstemmed | Предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута |
| title_short | Предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута |
| title_sort | предельные биполярные последовательности для робастного маркирования цифровых аудиосигналов по методу лоскута |
| topic | стеганография аудиосигнал метод лоскута маркирование цифровых объектов биполярная последовательность корреляционная функция |
| url | http://ia.spcras.ru/index.php/sp/article/view/15575 |
| work_keys_str_mv | AT maksimgofman predelʹnyebipolârnyeposledovatelʹnostidlârobastnogomarkirovaniâcifrovyhaudiosignalovpometoduloskuta AT anatolijkornienko predelʹnyebipolârnyeposledovatelʹnostidlârobastnogomarkirovaniâcifrovyhaudiosignalovpometoduloskuta |