Search

Along with the widespread use of digital images, an urgent scientific and applied issue arose regarding the need to reduce the volume of video information provided it is confidential and reliable. To resolve this issue, cryptocompression coding methods could be used. However, there is no method that summarizes all processing steps. This paper reports the development of a conceptual method for the cryptocompression coding of images on a differentiated basis without loss of information quality. It involves a three-stage technology for the generation of cryptocompression codograms. The first two cascades provide for the generation of code structures for information components while ensuring their confidentiality and key elements as a service component. On the third cascade of processing, it is proposed to manage the confidentiality of the service component. The code values for the information components of nondeterministic length are derived out on the basis of a non-deterministic number of elements of the source video data in a reduced dynamic range. The generation of service data is proposed to be organized in blocks of initial images with a dimension of 16×16 elements. The method ensures a decrease in the volume of source images during the generation of cryptocompression codograms, by 1.14–1.58times (12–37%), depending on the degree of their saturation. This is 12.7‒23.4% better than TIFF technology and is 9.6‒17.9% better than PNG technology. The volume of the service component of cryptocompression codograms is 1.563% of the volume of the source video data or no more than 2.5% of the total code stream. That reduces the amount of data for encryption by up to 40times compared to TIFF and PNG technologies. The devised method does not introduce errors into the data in the coding process and refers to methods without loss of information quality.

Наряду с повсеместным использованием цифровых изображений возникла актуальная научно-прикладная проблема относительно необходимости снижения объемов видеоинформации при условии обеспечения ее конфиденциальности и достоверности. Для решения проблемы могут применяться методы криптокомпрессионного кодирования. Однако метода, обобщающего все этапы обработки, не описано. Разработан концептуальный метод криптокомпрессионного кодирования изображений в дифференцированном базисе без потери качества информации. Он организует трехкаскадную технологию формирования криптокомпрессионных кодограмм. На первых двух каскадах обеспечивается формирование кодовых конструкций информационных составляющих с одновременным обеспечением их конфиденциальности и ключевых элементов в качестве служебной составляющей. На третьем каскаде обработки предлагается организовать обеспечение конфиденциальности служебной составляющей. Формирование кодовых значений информационных составляющих недетерминированной длины осуществляется на основе недетерминированного количества элементов исходных видеоданных в пониженном динамическом диапазоне. Формирование служебных данных предлагается организовывать в блоках исходных изображений размерностью 16×16 элементов. Метод обеспечивает уменьшение объема исходных изображений при формировании криптокомпрессионных кодограмм в 1,14–1,58 раза (на 12–37 %) в зависимости от степени их насыщенности. Это на 12,7–23,4 % лучше технологии TIFF и на 9,6–17,9 % лучше технологии PNG. Объем служебной составляющей криптокомпрессионных кодограмм составляет 1,563 % от объема исходных видеоданных или не более 2,5 % от всего кодового потока. Это позволяет сократить объем данных для шифрования до 40 раз по сравнению с технологиями TIFF и PNG. Разработанный метод не вносит ошибок в данные в процессе кодирования и относится к методам без потери качества информации

The demand for image confidentiality is constantly growing. At the same time, ensuring the confidentiality of video information must be organized subject to ensuring its reliability with a given time delay in processing and transmission. Methods of cryptocompression representation of images can be used to solve this problem. They are designed to simultaneously provide compression and protection of video information. The service component is used as the key of the cryptocompression transformation. However, it has a significant volume. It is 25% of the original video data volume. A method for coding systems of service components in a differentiated basis on the second cascade of cryptocompression representation of images has been developed. The method is based on the developed scheme of data linearization from three-dimensional coordinates of representation in a two-dimensional matrix into a one-dimensional coordinate for one-to-one representation of this element in a vector. Linearization is organized horizontally line by line. On the basis of the developed method, a non-deterministic number of code values of information components is formed. They have non-deterministic lengths and are formed on a non-deterministic number of elements. The uncertainty of positioning of cryptocompression codograms in the general code stream is provided, which virtually eliminates the possibility of their unauthorized decryption. The method provides a reduction in the volume of the service component of the cryptocompression codogram. The service data volume is 6.25% of the original video data volume. The method provides an additional reduction in the volume of cryptocompression representation of images without loss of information quality relative to the original video data on average from 1.08 to 1.54times, depending on the degree of their saturation