Регистрация и восстановление цифровых голограмм в традиционных носителях информации на бумажной и пластиковой основе

М.В. Смирнов, А.П. Старченко

Регистрация и восстановление цифровых голограмм в традиционных носителях информации на бумажной и пластиковой основе
Аннотация

В тезисах доклада представлены исследования по встраиванию цифровых голограмм Фурье в традиционные носители информации на бумажной и пластиковой основе при решении задач противодействия методам подделки и фальсификации таких документов как паспорт, водительское удостоверение, кредитная или идентификационная карта, банковские билеты, медицинский полис и другие документы.

Ключевые слова: цифровая голограмма, носители информации, встраивание голограмм в изображение, цифровой сигнальный процессор, ЦПС Texas Instruments, ПЗС, видеоданные, фотоизображение, аналоговое представление

1. Постановка задачи
В последние годы, как у нас в стране, так и за рубежом успешно ведется разработка и внедрение электронных документов, и в частности документов с микрочипами. Цифровое представление данных, обеспечивает удобный ввод и редактирование данных, высокую помехоустойчивость записи, простоту считывания и просмотра данных. Однако подобная простота привлекательна и для взломщиков. Примеров взлома цифровых данных предостаточно. Вместе с тем, визуально наблюдаемое фотоизображение на документах, в любом случае, является аналоговым вне зависимости от того, был ли сделан снимок цифровой камерой или пленочной. Последнее утверждение так же справедливо и для просмотра фотографий на экране мониторов.

Работа посвящена созданию технологии аналогового сокрытия и защиты данных как в традиционных носителях информации, так и в электронных документах в обеспечение комплексной информационной безопасности.

2. Используемое оборудование и программное обеспечение
Разработан программный пакет в среде Builder Borland C++ для встраивания цифровых голограмм в цветные изображения. Реализована процедура создания и восстановления голограмм Фурье в режиме on-line, язык программирования Perl [5]. В натурных испытаниях применялась мини фотолаборатория Gretag NetPrinter-812, сканер DUOSCAN T1200-Agfa, цветной принтер SP 35 Printer Data Card Corporation для регистрации фотоизображения на пластиковых носителях.

3. Описание решения
Сущность метода состоит в синтезе цифровой голограммы конфиденциальных (видео) данных и аддитивно-мультипликативном смешивании полученной голограммы с изображением-контейнером [1]. В качестве данных идентификации могут использоваться серийные номера документов или банкнот, факсимиле ответственных лиц, дактилоскопические отпечатки, логотипы и др. Схематично процедура синтеза и встраивания скрываемых данных показана на рис.1.
Встраивание цифровой голограммы в изображение-контейнер

Рис. 1. Общий случай аддитивного встраивания цифровой голограммы в изображение-контейнер.

Встраивание цифровой голограммы в изображение-контейнер [1, 2] представляет собой общий случай аналоговой защиты фотоносителей информации в электронных документах. В частном случае, голограмма Фурье непосредственно впечатывается или фотоэкспонируется в носитель видеоинформации – бумагу, пластик, фотопленку, фотобумагу. Вариант мультипликативного встраивания выполняется в частотной области изображения-контейнера.

Для выполнения обратной процедуры - восстановления скрытых данных из голограммы, достаточно выполнить двумерное преобразование Фурье. На рис.2 представлена структурная схема для восстановления голограммы с помощью цифрового сигнального FFT-процессора фирмы Texas Instruments (серия TMS320), который позволяют выполнять двумерное преобразование Фурье матрицы 256x256 пикселов за время менее 0.2 секунды [3]. Камера на ПЗС и цифровой сигнальный процессор, включающий аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, образуют портативный универсальный сменный блок.
Структурная схема устройства восстановления и визуализации скрытых данных.

Рис. 2. Структурная схема устройства восстановления и визуализации скрытых данных.

В целях определения оптимальных параметров синтеза и восстановления голограмм скрываемых видеоданных разработано программное обеспечение на языке Perl, позволившее осуществлять оценку эффективности алгоритмов преобразования видеоданных в реальном времени в режиме on-line. На рисунке 3 представлен результат синтеза голограммы образца дактилоскопического отпечатка и результат восстановления искомого объекта.

 Участок голограммы отпечатка пальца и результат восстановления изображения

Рис. 3. Участок голограммы отпечатка пальца и результат восстановления изображения.


4. Внедрение и его перспективы
Предложенная технология может быть успешно применена в сегменте идентификационных документов от кредитных банковских карт, до расчетных карт автозаправочных станций и карт покупателя в торговых супермаркетах. В ряде случае банковские карты на пластике, например кредитные карты “Ситибанка", содержат фотографии владельцев карт, которые послужат контейнером для встраивания скрытых идентификационных данных.

К другому кругу потенциальных потребителей можно отнести производителей полиграфической продукции и репродукций художественных произведений, заинтересованных в выявлении фактов подделки своей продукции. Здесь представлены результаты экспериментов по восстановлению СВЗ на бумажных носителях.

Литература:
  1. Смирнов М.В. Голографический подход к встраиванию скрытых водяных знаков в фотографии - Оптический журнал, том.72, №6, 2005
  2. Старченко А.П. Методы встраивания и идентификации скрытых водяных знаков – Автореферат диссертации, 2011
  3. ЦСП фирмы Texas Instruments (серия TMS320) – на сайте Texas Instruments
  4. Смирнов М.В. Аналоговая защита фотоносителей информации в электронных документах - Тезисы международного научно-практического семинара "Системы комплексной безопасности и физической защиты", Санкт-Петербург, 2013
  5. Эксперименты по восстановлению СВЗ с художественных репродукций на бумажных носителях. Процесс "print-scan".[HTML]
  6. On-line встраивание скрытых водяных знаков на Perl



Статьи:
1. Программное обеспечение. Цифровая голография. Скрытые водяные знаки. Распознавание образов.
2. Инвариантная оценка сходства двух строковых переменных методом "Трех-Множеств"
3. On-line вычисление коэффициента Джаккарда (javascript)
4. Регистрация и восстановление цифровых голограмм в традиционных носителях информации на бумажной и пластиковой основе
5. Распределение вероятностей частоты поисковых запросов