Дослідження параметрів перетворених блоків цифрового зображення для виявлення порушення його цілісності

Abstract

Проблема виявлення порушення цілісності інформаційного контенту є одною з основних проблем сучасної інформаційної безпеки. Несанкціоноване змінений інформаційний контент при його використанні з нерозважальною метою може привести до критично негативних наслідків як для окремих людей, підприємств, банків, фірм, так і до катастрофічних наслідків для людства в цілому, якщо кібератаки будуть спрямовані на сферу військової галузі, енергетики, хімічної промисловості тощо. Світова наукова спільнота приділяє багато уваги проблемі виявлення порушень цілісності інформаційних контентів, зокрема цифрових зображень, що розглядаються в роботі, але остаточного розв’язку ця проблема не має, задача удосконалення підходів та методів експертизи цілісності цифрових контентів залишаться актуальною. Метою роботи є дослідження можливостей удосконалення існуючого підходу до виявлення несанкціонованих змін цифрових зображень, заснованого на аналізі сингулярних чисел і сингулярних векторів блоків відповідної матриці, шляхом дослідження властивостей блоків, отриманих з використанням різноманітних перетворень, що відрізняються від запропонованих раніше. Досліджені властивості блоків, отриманих шляхом загальної симетризації, а також шляхом запропонованих перетворень, результатом яких є несиметричні матриці, що можуть використовувати довільну кількість m матриць- множників. Встановлено, що для підвищення ефективності підтвердження збереження цілісності зображення має сенс використовувати симетризовані блоки при m=2, несиметризовані - при m=3, але з урахуванням пріоритетності виявлення саме порушення цілісності в загальному випадку перевагу треба віддати перетворенню симетризації з m=2.

The problem of detecting the integrity violations of information content is one of the main problems of modern information security. Unauthorized modified information content when used for non- entertainment purposes can lead to critically negative consequences for individuals, enterprises, banks, firms, and catastrophic consequences for humanity as a whole if cyber-attacks are directed at the military, energy, chemical industry, etc. The world scientific community pays a lot of attention to the problem of detecting the integrity violations of information content, in particular digital images considered in the work, but this problem does not have a final solution, the task of improving approaches and methods of examination of the integrity of digital content will remain relevant. The aim of the work is to investigate the possibilities of improving the existing approach to detecting unauthorized changes of digital images, based on the analysis of singular values and singular vectors of the blocks of the corresponding matrix, by studying the properties of the blocks obtained using various transformations that differ from those proposed earlier. The properties of the blocks obtained by general symmetrization, as well as by the proposed transformations, which result in asymmetric matrices that can use an arbitrary number of m matrix-multipliers, are investigated. It has been established that to increase the effectiveness of confirming the integrity of the image, it makes sense to use symmetric blocks at m=2, non-symmetrized blocks at m=3, but taking into account the priority of detecting integrity violations, in the general case preference should be given to the symmetrization transformation with m=2.