بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
نهان نگاري مقاوم تصاوير اثر انگشت
چکيده : اين مقاله دو مدل مکاني به منظورمخفي کردن امضا در تصاوير اثر انگشت بدون خراب کردن شکل آنها معرفي مي کند.دراولين روش امضا بعد از استخراج شکل ،جاسازي مي شود.بنابراين از نهان نگاري ناحيه ها که در دسته بندي اثر انگشت استفاده مي شود،جلوگيري مي کند.اين روش از يک تکنيک تعديل استحکام وفقي استفاده مي کند که در نهان نگاري باقابليت روئيت کم تأثير مي گذارد.مدل دوم يک تکنيک نهان نگاري وفقي شکل براي اثر انگشت معرفي مي کند که قبل از استخراج شکل قابل اجرا است .در هيچکدام از دو روش رمزگشائي به تصوير اثرانگشت اصلي نياز نداريم .بر خلاف اکثر روشهاي نهان نگاري مکاني ارائه شده ،روش پيشنهاد شده دقت بالائي در رمز گشائي تصاوير اثر انگشت فراهم مي کند.مخفي کردن داده هاي زياد وهمچنين انجام رمزگشائي براي تصاوير رنگي نيز مشاهده مي شود.
کليد واژه - نهان نگاري،رمز نگاري امضا،خواباندن امضا، تکنولوژي Biometric
١- مقدمه
داده هاي ديجيتال مي توانند بدون نشان دادن کم شدن کيفيت محتوي،به راحتي نسخه برداري شوندو اين مطلب مشکل حمايت از حقوق مالکين را به وجود مي آورد.به تازگي نهان نگاري يک حوزه فعال بررسي اين موضوع بوده است . اطلاعاتي مانند اصل بودن ،مقاصد قانوني وحقوق دسترسي به داده هاي Multimedia،در آنها خوابانده مي شود،بدون هيچ تفاوت قابل مشاهده اي در مقايسه با داده اصلي .عمومآ،اين نياز غير قابل مشاهده (نامرئي) بودن به وسيله استفاده از روشهاي حسي انسان (سيستم بينائي ويا شنواي انسان )در مخفي کردن امضا،ارضا مي شود. [٤-١]
امروزه تکنولوژي Biometric امري ضروري براي سيستم هاي تصديق و تعيين هويت است .نياز امنيت در معاملات الکترونيکي حال حاضر،استفاده از فاکتورهاي قابل اطمينان مانندساختار اثر انگشت را ناگزير مي کند.نهان نگاري اثر انگشت در کاربرد هاي زير مي تواند استفاده شود:
١)حفاظت از اصالت تصاوير اثر انگشت ذخيره شده در Database ها در مقابل حمله عمدي وغير عمد.
٢) اکتشاف تقلب (کلاهبرداري )در تصاويراثر انگشت که نهان نگاري ضعيف شده اند(که در مقابل هيچ عملياتي روي داده ها مقاومت نمي کندو داده ازدست مي رود يا خراب مي شودو ضعف امکان فضولي در داده هاوجود دارد).
٣)ضمانت انتقال امن تصاوير اثر انگشت بدست آمده از سازمان اطلاعات به Database تصاوير مرکزي به وسيله نهان نگاري داده پيش از انتقال و بررسي امضا در سايت گيرنده .
اخيرأ تعدادي مقاله روي نهان نگاري اثر انگشت کار شده يکي از آنها که به تازگي منتشر شده ، [٥] .Ratha et al، است که در آن يک الگوريتم مخفي سازي داده براي تصاوير اثر انگشت فشرده شده با تبديل موجک ارائه شده است .مدل ارائه شده در مرجع [٥] امتياز کار در حوزه فشردهسازي را دارد.
در اين مقاله ما دو تکنيک نهان کنهگاردير اآثنهرا اجنهگت شت گنرشاادن يان مي پديکهسيم ل هاي شکل و يا نواحي شکل در نهان نگاري تغيير نمي کنند.ساختار مقاله به صورت زير است :
بخش ٢ خلاصه روش نهان نگاري پيشنهادي و کاربرد هاي نهان نگاري اثر انگشت و همچنين تصاوير رنگي را بيان مي کند.بخش
٣نتايج تجربي را ارائه مي دهد.و نتايج در بخش ٤ خلاصه نويسي شده اند.
٢- نهان نگاري تصاوير اثر انگشت
اکثر روش هاي رايج تأييد اثر انگشت روي الگوي نقطه اي Point) (patern پايه گذاري شده اند که به آن انتهاي برآمدگي و دو شاخه شدگي در اثر انگشت (Minutiae) مي گويند. [٦] به عنوان نتيجه، طبقه بندي سطح زبري الگوي نقطه اي طبقه هاي Wirbel (اثر انگشت مارپيچي شکل ،حلقوي شکل دو قلو)و طبقه ي Lasso (اثر انگشت طاقي شکل ،طاقي خيمه اي رشکال ست ،)حلرقاوي مميايل توباهن چپ مشخص و کرد.بنابراين به محض اينکه الگوي نقطه اي به وسيله تصاوير جهتدار،استخراج شود،مي تواند براي فهميدن تشابه ويا فاصله ما بين الگوهاي اثر انگشت استفاده شوند. [٧]
اين مقاله دو روش نهان نگاري اثر انگشت نشان مي دهد.قوانين رمز نگاري ورمز گشائي اين روشها در زير ارائه شده است :
روش اول
در اين روش امضا بعد از استخراج ساختار وارد مي شود و از نهان نگاري ناحيه اي که براي طبقه بندي اثر انگشتاستفاده مي شود،جلوگيري مي کند.شکل ١ غملکرد سيستم را با بلوک دياگرام نشان داده است .
(شکل ١)
٢-١-١- رمزنگاري امضا
اين روش از تکنيک تعديل قدرت وفقي تصوير استفاده مي کند که نهان نگاري با قابليت رويت کم را نتيجه مي دهد.داده ي ته نقش (امضا)در معيار خاکستري تصاوير اثر انگشت مطابق قوانين خواباندن نشان داده شده در زير به تصوير اثر انگشت وارد مي شود.
که در آن و به ترتيب مقدار پيکسل ها هستند که به
(شکل ٢)
تصوير نهان نگاري شده و پيکسل هاي اصلي در خواباندن امضا در موقعيت مکاني (i,j) اشاره مي کنند.مقدار بيت امضا با s مشخص شده و قدرت خواباندن امضا با q نشان داده شده است . انحراف استاندارد (مشتق ) مقدار پيکسل ها در نواحي همسايگي پيکسل موجود در (i,j) را مشخص مي کند.و بزرگي گراديان را در (i,j) نشان مي دهد. A و B به ترتيب فاکتورهاي نرماليزاسيون انحراف و گراديان هستند. صفر است اگر طبق ملاحظات متعلق به ناحيه شکل اثر انگشت باشد مانند Delta يا نواحي هسته (نقاط منحصر به فرد)و در غير اين صورت يک است .
هر ببيت از امضا با مقدار s در معادله 1 در پیکسل های تصویر اثر انگشت چندین مرتبه خوابانده میشوند که موقعیت مکانی ان ها توسط کلید سری انتخاب شده تعیین میشود . در نقش ( امضا ) دو بیت مرجع 0 و 1 ، در تصویر خوابانده میشود . این داده های مرجع یک استانه وفقی در تعیین مقدار بیت امضا در رمزنگاری ، فراهم میکند . در معادله (١) انحراف استاندارد ترم مي تواند به عنوان انحراف استاندارد يک مجموعه شامل مقدار پيکسل ها در يک همسايه ضربدري شکل ،بيت امضا امضا خواباندن در موقعيت (i,j) محاسبه شود.بزرگي گراديان ترم مي تواند از طريق عملگر گراديان يعني عملگر Sobel،محاسبه شود. و ترم هائي هستند که قدرت نهان نگاري را در يک مسير وفقي تصوير تعديل مي گنند.در مکان هائي که ترم مقدارش زياد است (نواحي پر تنوع تصوير) و يا ترم مقدارش زياد است (نواحي لبه تصوير) ،سيگنال امضا با قدرت بيشتري به تصوير ميزبان اضافه مي شود. اين منجر به دقت بيشتر رمزنگاري امضاي خوابانده شده به خصوص براي تصاوير بافتي يا شلوغ مي شود.
اگرچه دقت رمزنگاري امضا در نتيجه افزايش وفقي تصوير در قدرت خواباندن افزايش مي يابد،به دليل اين حقيقت که سيستم بينائي انسان داراي حساسيت نسبي کمتر به تغييرات مقدار پيکسل ها در شلوغي و يا نواحي لبه ي تصوير است ،قابليت مشاهده ي امضا عمدتأ افزايش پيدا نمي کند.وقتي تصوير ميزبان يک تصوير اثر انگشت است ،نيازهاي اضافي افزايش مي يابند گه بايد به وسيله سيستم نهان نگاري ارضا شوند.پروسه ي خواباندن امضا نبايد هيچ تغييري در تصوير اثر انگشت مشخص کند زيرا ممکن است شکل استخراج شده براي اهداف تصديق وتأييد هويت را تغيير دهد.در روش اول اين نياز برطرف شده است .بعد از استخراج نقاط منحصر به فرد از تصوير اثر انگشت و بلوک مربوطه،عمل جاسازي يا خواباندن امضا طبق معادله (١) انجام مي شود.در اين روش تا زماني که ترم براي آن نواحي شکل صفر است نهان نگاري مقدار پيکسل هاي اصلي را تغيير نمي دهد و نقاط منحصر به فرد تصوير اثر انکشت بدون تغيير باقي نکه داشته شده است .بنابر اين کلاس تصوير اثر انگشت به وصيله نهان نگاري تغيير نمي کند.
در مورد تصاوير رنگي امضا در پيکسل هاي کانال آبي تصوير خوابانده مي شوند و معادله(١) به صورت زير دنبال مي شود:
( 2 )
که و مقدار خاکستري هستند که به ترتيب به پيکسل هاي تصوير نهان نگاري شده و کانال آبي اصلي در امضا خوابانده شدهدر موقعيت (i,j) اشاره مي کنند. مقدار لومينانس در (i,j) هست و به صورت زير محاسبه مي شود:
که و و مقدار کانال قرمز،سبز و آبي را در مکان (i,j) معلوم مي کند.توجه شود که ضريب در مورد تصاوير رنکي حذف مي شود. هر ببيت از امضا با مقدار s در معادله(٢) در پيکسلهاي تصوير اثر انگشت چندين مرتبه خوابانده مي شوند که موقعيت مکاني آنها توسط کليد سري انتخاب شده تعيين مي شود.دليل استفاده از کانال آبي حساسيت کمتر سيستم بينائي انسان به اجزا آبي اطلاعات رنگ است .
٢-١-٢-رمز گشائي امضا
رمز گشائي يا پيدا کردن موقعيت قرار گرفتن امضا در تصوير نهان نگاري شده ،از طريق کليد سري استفاده شده در مرحله رمزنگاري امضا،شروع مي شود.براي هر بيت موقعيت قرار داده شدن داده ،مقدار پيکسل اصلي به عنوان تر کيب خطي پيکسل هاي همسايگي ضربدري شکل پيکسل نهان نگاري شده ،به صورت زير تخمين زده مي شود:
جائي که c اندازه پيکسل همسايه است .تفاضل مابين مقدار پيکسل تخمين زده شده ومقدار پيکسل جاري محاسبه مي شود با:
اين تفاضل ،روي تمام موقعيت هاي مکاني خوابانده شده مربوط به همان بيت با بازده δ،متوسط گيري مي شود.براي يافتن يک آستانه وفقي اين متوسط ها به ترتيب مشابهأ براي بيتهاي مرجع ٠ و١ با عنوان محاسبه مي شوند.سپس مقدار بيت امضا s تخمين زده مي شود به صورت :
