Registration Number
0826U002524, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
25-09-2026
popup.evolution
.
Title
Improving the efficiency of steganographic systems based on the application of digital image processing methods
Author
Yurii I. Zhuravel,
popup.head LESIA MYCHUDA
popup.opponent Pavlo M. Skladannyi
popup.opponent Nataliya Zagorodna
popup.review Mariia А. Nazarkevych
popup.review Halyna V. Mykytyn
popup.rada
Lviv Polytechnic National University
Description
Розвиток цифрової техніки призвів до лавиноподібного зростання об’ємів інформації, яка зберігається на комп’ютерах та циркулює по комп’ютерних мережах. Значна частина інформації має конфіденційний чи комерційний характер та потребує захисту від несанкціонованого доступу. Найбільш вживаними є два шляхи забезпечення її безпеки – криптографія та стеганографія. Вони подібні за метою, але мають принципово різні підходи до її реалізації. Криптографія робить недоступним зміст повідомлення, але не приховує самого факту передачі. Для деяких прикладних задач більш прийнятною є стеганографія, яка окрім самого вмісту повідомлення, приховує і факт його передачі.
Фундаментальна задача, яку слід вирішити при побудові стеганографічних систем, полягає у забезпеченні високої ефективності стегосистеми, а саме у непомітному та надійному приховуванні факту передавання інформації в цифровому контейнері (зображенні, аудіо, відео, тексті чи іншому носії) при збереженні високої якості контейнера та забезпеченні стійкості до атак і спотворень. Тобто головна мета не просто приховати повідомлення, а забезпечити непомітність, стійкість до атак, необхідну ємність контейнера та складність виявлення. Тому фундаментальну задачу стеганографії доцільно сформулювати як досягнення оптимального балансу між зазначеними критеріями – непомітністю, ємністю та стійкістю, які в науковій літературі часто називають «стего-трикутником».
Досягнення балансу у фундаментальній задачі стеганографії можливе через вирішення проблеми узгодження трьох ключових характеристик — непомітності, ємності та стійкості, які доволі часто є обернено пропорційними.
Непомітність у стеганографії забезпечується через застосування адаптивних стратегій вбудовування, які здебільшого орієнтовані на статистичні моделі зображень. Проте аналіз літературних джерел виявив недостатнє враховування психовізуальних властивостей людського зору та семантики для випадку зображень. Для досягнення стійкості використовують частотні перетворення (DCT, DWT, SVD), кодування з надмірністю, стійкі хеш-функції та механізми захисту від втрат даних. Разом з цим недоліком більшості методів підвищення стійкості є висока обчислювальна складність. Забезпечення прийнятного рівня ємності здійснюється через вибір контейнерів з високим інформаційним потенціалом (зображення з багатою текстурою, відео, великі зображення з високою роздільною здатністю) або застосуванням комбінованих методів. Зазначимо, що згадані вище параметри є взаємозалежними і доволі часто збільшення одного призводить до зменшення іншого.
У даному дисертаційному дослідженні за стегоконтейнер використано цифрові зображення. Аналіз наукових джерел засвідчив обмежене використання методів обробки зображень як засобу досягнення балансу між непомітністю, стійкістю та ємністю, що визначає даний підхід як перспективний напрям подальших досліджень для підвищення ефективності стеганографічних систем. У дисертаційній роботі обґрунтовано доцільність застосування методів обробки зображень. Це зумовлено тим, що вони дозволяють керувати властивостями контейнера ще до процесу вбудовування, створюючи умови для більш ефективного приховування даних. Також методи обробки зображень підвищують візуальну якість після вбудовування, маскуючи локальні спотворення і зберігаючи семантичну цілісність об’єктів зображення. Ці ж методи дають можливість адаптивно розподіляти інформацію у різних областях зображення з урахуванням складності текстур, контурних елементів та чутливості людського зору. Завдяки методам опрацювання зображень забезпечується стійкість прихованих повідомлень через використання багаторівневих та фрактальних моделей, що дозволяють формувати надлишкове кодування і зберігати дані навіть після агресивної компресії чи фільтрації.
Таким чином, методи обробки зображень у стеганографічних системах розглядаються як ключовий засіб підвищення ефективності загалом. На основі їх застосування у роботі розроблено модифіковану модель стеганографічної системи, яка дозволяє впливати на всі три складові стего-трикутника та досягати більш гнучкого і стійкого балансу між ними.
У дисертаційній роботі також проведено дослідження та засвідчено доцільність застосування нейромережевих технологій для побудови високоефективних стеганографічних методів приховування інформації.
Об’єктом досліджень є стеганографічна система приховування інформації, яка через застосування методів обробки зображень забезпечує підвищення непомітності, стійкості до атак, необхідної ємності контейнера та складності виявлення, що в комплексі характеризують її ефективність.
Предмет досліджень включає методи та алгоритми обробки цифрових зображень, які забезпечують покращання їх візуальної якості, аналіз текстури, оцінку якості візуального сприйняття та є основою модифікованої моделі стегосистеми, яка уможливлює підвищення ефективності стеганографічного приховування інформації.
Registration Date
2026-06-15
popup.nrat_date
2026-06-15 / 2026-10-05
