Görsel bozulmaya dayalı sayısal video şifreleme
Picture scrambler for digital video
- Tez No: 127186
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MELİH PAZARCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2002
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 177
Özet
GÖRSEL BOZULMAYA DAYALI SAYISAL VİDEO ŞİFRELEME ÖZET Sayısal TV yayıncılığında kullanılan şifreleme yöntemleri sadece MPEG2 bit dizilerinin şifrelenmesine dayanmaktadır. Analog TV 'de olduğu gibi görsel özellikleri bozmaya dayalı yöntemler kullanılmamaktadır. Çünkü bu tür yöntemler MPEG ile verimli bir şekilde kodlanamayan görüntüler üretirler. Diğer yandan görsel bozulmaya dayalı bir yöntemin sayısal yayıncılıkta kullanılmasının çeşitli avantajları vardır:. İçeriğe sınırlı erişim potansiyel izleyiciler için bir çeşit promosyondur. ikinci bir seri şifreleme katı sağlar. PVR, VoD, DVD gibi uygulamalarda aynı görsel içeriğin farklı müşterilere farklı resim içeriği ile satılmasını sağlar. Bu telif haklarının korunmasında destek sağlar. İçerik sahipleri kopyaları güvenli bir şekilde takip ve kontrol edebilirler. Bu işlevlerin sağlanabilmesi amacıyla tezde, MPEG2 uyumlu ve görsel bozulmaya dayalı bir şifreli yayın sistemi tasarlanması hedeflenmiştir. Sayısal TV'ye ilişkin tüm standartlar ve uygulamalar bit dizilerinin şifrelenmesini kullandığından, tezde yapılan çalışma bu konuda ilktir. Var olan standartlarla uyum sağlanması için algoritmanın tamamen MPEG hariç parametrelerden (kanal, veri hızı vb.) bağımsız olması hedeflenmiştir. Bunun temel koşulu şifre çözümü için gerekli tüm verinin de yine şifrelenip yollanan video dizisi içinde gömülü olarak taşınmasıdır. Bu aynı zamanda, algoritmanın güvenlik derecesini de arttırmaktadır. Bu amaçla, öncelikle istenen özellikleri taşıyan bir algoritmanın sağlaması gereken koşullar belirlenmiş ardından bu koşullara uygun örnek bir algoritma tasarlanmıştır. Algoritmanın gerekli kalite ve güvenlik koşullarım sağlayıp sağlamadığı da test edilmiştir. Sağlanması gereken temel koşullar, MPEG uyumluluğu ile ilgilidir. MPEG uyumluluğu için resim içi ve resimler arası ilişkilerin korunması esastır. Görselolarak rasgele değişecek bir içeriğin bunu sağlaması için resim içi ilişkide uzaysal boyutlarda, resimler arası ilişki için ise zaman boyutunda belli bölgeler boyunca doğal olarak var olan benzerliğin korunması gerekir. Görsel bozulmanın etkisini kuvvetlendirmek için resim kareleri alt bloklara ayrılmaktadır. Altblokların boyutları da MPEG' in makroblok boyutları ve kullanılışları göz önüne alınarak belirlenmelidir. Daha çok bozulma ve güvenlik sağlanabilmesi için şifreleme parametrelerinin periyodik olarak değiştirilmesi gerekir. Bu sürecin peryodu GOP yapısı ile eşzamanlı olmalıdır. Böylece MPEG kodlamasının verimi artar. En önemli koşul ise, var olan tüm standartların içinde uygulanabilirlik ve ortamdan bağımsızlık olduğundan, şifre çözümü için gerekli verinin resim içinde taşınmasıdır. Algoritma MPEG ile kodlanmış herhangi bir videonun aktarılıp izlenebildiği her ortamda kullanılabilmelidir. Güvenlik için temel koşul, şifreleme parametrelerinin rasgele olmasıdır ki, bu genel olarak tüm şifreleme yöntemleri için doğrudur. Ayrıca algoritmanın ucuz ve basit bir donanımla çalıştırılabilmesi için, işlem yükü ve bellek gereksiniminin mümkün olduğunca düşük olması gerekir. Görsel bozulmanın etkisinin güçlü olması için insan gözünün görme özellikleri de göz önüne alınmalıdır. Böyle bir şifreli yayın sisteminin iki temel işlevi gerçeklemesi beklenmelidir:. Görüntüyü bozma ve alıcıda düzeltme. İlgili veriyi taşıma Algoritmanın“resim bozma”işlevinin sağlayan kısmı şu şekilde tasarlanmıştır. Görsel olarak bozulacak özellik beneklerin renk ve parlaklık bilgisidir. Bu bozulmayı rasgele parametrelerle sağlamak için RGB uzayında oransal çıkartma işlemi uygulanmıştır. Orijinal RGB değerlerinin 24 (3x8) bitlik bir resimde (0,255) aralığında rasgele değerlere ötelenmesi mümkündür. Görüntü bozma işlevi en genel anlamda MxN boyutlarındaki resim dizilerini KxL boyutunda altbloklara bölmektedir. Öyle ki, MPEG Makroblok Boyutu < K < M (la) MPEGMakroblokBoyutu
Özet (Çeviri)
PICTURE SCRAMBLER FOR DIGITAL VIDEO SUMMARY The only scrambling method used in digital TV systems is based on encrypting MPEG2 bit streams. There are no methods based on visual distortion like in the analog systems, because such methods produce videos which can not be efficiently MPEG encoded. On the other hand, there are some advantages of using scrambling systems by digital broadcasting with visual distortion:. Limited access to the content is a type of promotion for potential subscribers.. It enables a second serial security layer.. It enables to sell the same visual content (like a movie) with different visual properties to each customer for applications like DVD, PVR, and VoD, This supports copyright protection. Content owners can control and trace each copy very confidently. The target of thesis is to design scrambling system which will enable these functions, and is MPEG transparent. All the standards and applications for digital TV scrambling are using bit-level encryption, so the study in the thesis is primary. In order to comply with current standards, the algorithm must be independent of all the parameters (like channel, bitrate etc.) except MPEG. The main condition of this is to carry all the information for the decoding process embedded in the video frames. This also increases an the security level. So, firstly, all the conditions, which have to be fulfilled, are determined and then a proper sample algorithm is designed. The success about the necessary visual quality and security of the algorithm is tested. The main conditions to be fullfllled are related to MPEG compliance. For efficient coding, the interframe and intraframe correlations must be kept at least at certain regions within the pictures and among time frames in a randomly altered visual content. For stronger visual distortion, the algorithm divides the images into XVsubblocks. The subblock size must be determined according to the MPEG macroblock size and their usage. Scrambling parameters must be changed periodically in order to obtain more distortion and security. The period of this process must be synchronised with the GOP structure of MPEG. This optimises the MPEG encoder performance. Transmission of the data embedded in the video is the most important condition because it enables the independency from current standards and systems. The algorithm must be usable in every environment where a MPEG encoded video is broadcasted and displayed. The main condition for security is the randomness of scrambling parameters, which is generally true for all kind of scrambling systems. In order to make the algorithm work with low cost hardware, the computational complexity and memory requirements must be as low as possible. The properties of the Human Visual System must be considered while designing the algorithm to obtain effective visual distortion. Such a scrambling algorithm should realise two main functions:. To scramble the video and descramble it in the receiver.. To carry the relevant data The scrambling part is designed as follows. The visual information to be changed is the color and brightness of the pixels. A proportional subtraction is applied in the RGB domain in order to obtain a distortion with random parameters. For a 24-bit image (3x8bits), the original RGB values can be moved to any point in the range (0,255). The scrambling algorithm divides MxN sized images into KxL sized subblocks so that: MPEG Macroblock Size < K < M (l.a) MPEG Macroblock Size < L < N (l.b) In each subblock, the proportional increment/decrement function f is applied to the RGB components with different a (l
Benzer Tezler
- Directional regularization based variational models for image recovery
Görüntü onarımı için yön güdümlü düzenlemeye dayalı varyasyonel modeller
EZGİ DEMİRCAN TÜREYEN
Doktora
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ERSEL KAMAŞAK
- Segmentation based distortion equalizing image coding
Bölütlemeye dayalı bozulma dengeleyici görüntü kodlama
EVREN İMRE
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE SEVERCAN
- Yapı cephelerinde oluşan bozulmaların/hasarların tespitine ve müdahale stratejilerinin değerlendirilmesine yönelik bir karar verme modeli
A decision-making model for the detection and evaluation ofdeteriorations/damages in façades and intervention strategies
SELİN ÖZTÜRK DEMİRKIRAN
- 6 serbestlik derecesine sahip sistemin yazılımsal ve donanımsal olarak optimizasyonu
Başlık çevirisi yok
ÖMER ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Gelişim ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEDRİ YÜKSEL
- Automatic bayesian segmentation of human facial tissue using 3D MR-CT fusion by incorporating models of measurement blurring, noise and partial volume
İnsan yüz dokularının bulanıklaşma, gürültü ve kismı hacim modelleri içeren bayesçi 3D MR-CT görüntü birleşmesi yöntemi kullanılarak otomatik bölütlenmesi
EMRE ŞENER
Doktora
İngilizce
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN MUMCUOĞLU
DOÇ. DR. UTKU KANOĞLU