Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 89
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Investigation of Digital Image Preprocessing Methods Influence on the Accuracy of Stego Images Detection(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Progonov, D. O.The feature of modern methods of detecting unauthorized transmission of confidential data in communication systems is widespread usage of pre-processing methods for transmitted files, such as digital images. The purpose of these methods is to detect weak changes of cover image’s statistical parameters cauased by message hiding. A significant number of these methods are based on usage of ensembles of high-pass filters, which allows to ensure high accuracy of detection of steganograms (more than 95%) formed according to known steganographic methods. However, a significant limitation of the practical application of these methods is high computational complexity of ensemble forming procedure that minimizes the detection error of stego images. This makes it impossible to quickly reconfigure stegdetectors to detect stego images formed according to a priori unknown embedding methods. Therefore, it is of special interest to develop fast methods for image pre-processing, which can reliably detect weak changes of cover’s statistical parameters under limited a priori information about used steganographic method. The work is devoted to the study of the achievable accuracy of the stedetector with variations type and parameters of digital images pre-processing methods. According to the results of the study, the optimal methods of pre-processing image to minimize the detection error of stego images are proposed. These methods can significantly (up to 9 times) reduce the error of stego images detection compared to modern pre-processing methods, even in the most difficult case of low payload of cover image (less than 10%) and limited a priori data about used embedding method. It is revealed that usage of special types of image pre-processing methods, namely denoising autoencoders, allows to bring the accuracy of a stegdetector closer to the proposed estimations of achievable accuracy of stegodetectors.Документ Відкритий доступ Полiпшення параметрiв резонатора на основi розiмкнутого та короткозамкнутого шлейфiв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Нелiн, Є. А.; Непочатих, Ю. В.Розглянуто особливостi частотної залежностi еквiвалентної ємностi розiмкнутого шлейфа та амплiтудно-частотної характеристики (АЧХ) резонатора на основi розiмкнутого та короткозамкнутого шлейфiв. Частотна залежнiсть еквiвалентної ємностi розiмкнутого шлейфа призводить до значного її збiльшення за резонансу. У результатi досягається висока добротнiсть. Однак, такiй ємностi вiдповiдає мала iндуктивнiсть i, вiдповiдно, неприйнятно мала довжина короткозамкнутого шлейфа. Недолiк традицiйного резонатора ще й у низькому значеннi характеристичного iмпедансу шлейфiв. У статтi запропоновано два конструктивних рiшення, що дають змогу подолати цi недолiки. Показано, що на вiдмiну вiд традицiйного рiшення з однаковими iмпедансами шлейфiв, у разi рiзноiмпедансних шлейфiв (високоiмпедасного розiмкнутого й низькоiмпедасного короткозамкнутого) короткозамкнутий шлейф помiтно довший. Наведено АЧХ двох варiантiв резонатора на основi рiзноiмпедансних шлейфiв. Варiанти вiдрiзняються значеннями характеристичних iмпедансiв шлейфiв. Значення характеристичних iмпедансiв шлейфiв першого варiанта задовольняють межам значень для двовимiрних мiкросмужкових елементiв, а другого варiанта — тривимiрних. У другому варiантi короткозамкнутий шлейф довше й бiльш високе подавлення сигналiв у смугах подавлення. Як порiвняти з традицiйним рiшенням, довжина короткозамкнутого шлейфа у першому i другому варiантах бiльша у 2,2 i 3,2 раза вiдповiдно. Друге з запропонованих рiшень — введення в конструкцiю резонатора вiдрiзка основної лiнiї передачi. Показано, що у випадку високоiмпедасного вiдрiзка добротнiсть резонатора збiльшується. Наведено АЧХ резонатора з чвертьхвильовим та пiвхвильовим вiдрiзками, що пiдвищують добротнiсть у 3 та 4 рази, як порiвняти з випадком без вiдрiзкiв. Отримано формули для добротностi, що дають змогу у першому наближеннi вибрати необхiднi значення конструктивних параметрiв резонатора запропонованої конструкцiї. Наведено АЧХ резонатора на основi обох запропонованих рiшень та виконано порiвняння конструктивних параметрiв запропонованого i традицiйного резонаторiв.Документ Відкритий доступ Myocardial Ischemia Detection Using a Reduced Number of ECG Leads(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Mnevets, A. V.; Ivanushkina, N. G.; Ivanko, K. O.The study is devoted to the investigation of the electrocardiographic (ECG) features to distinguish norm and myocardial ischemia in reduced set of electrocardiographic leads. In particular, for myocardial ischemia detection the spectral features of the electrocardiographic signal and characteristics of the shape of ECG waves are considered. The main features commonly used for myocardial ischemia detection are described in the paper, as well as more reliable analogs are proposed for the considered task. The approach for ECG signal preprocessing, identification of the necessary signal segments and subsequent calculation of features is described in detail. The considered features are based on the areas under the characteristic waves of the ECG signal and the spectral distribution of these waves. The most informative features for myocardial ischemia detection are identified and selected from the initial set of parameters which led to a two-fold reduction in number of ECG leads comparing to the standard 12-lead electrocardiogram. The techniques for determining the proposed features, namely the ratio of the area under T wave to the area under the P wave, as well as the ratio of the area under T wave to the area of the entire cardiac cycle, are considered. These features together with other calculated parameters are assumed to describe the majority of pathology cases and gave a high accuracy of the classification ECG to norm and ischemic myocardial diseasesince they reflect the bioelectrical processes that occur in the presence of myocardial ischemia and manifest themselves on the surface ECG. Based on the analysis of principal components and the method t-distributed stochastic neighbor embedding, the distribution of data in the space of features that characterize the classes of norm and pathology was shown. Raw ECG data in norm and with cases of myocardial ischemia were obtained from the ”PTB Diagnostic ECG Database” used in ”The PhysioNet/Computing in Cardiology Challenge 2020”. This database contains 22353 ECG records from 290 persons with 12 ECG leads (I, II, III, aVR, aVL, aVF, and V1–V6). The database contains the high-resolution ECG signals, which enabled to obtain 10,000 cardio cycles presenting norm and myocardial ischemia pathology for the subsequent training the machine learning algorithms. Based on the obtained features, various machine learning algorithms were trained and the accuracy was compared on different combinations of ECG leads. Аs a result of cross-validation, the accuracy of myocardial ischemia detection was 99% with a standard deviation of 0.4% for 6 leads (I, II, III, AVR, AVL, AVF) and 93% with a standard deviation of 0.12% for one lead (I). Thus, it was shown, that with machine learning methods it is possible to recognize ischemic myocardial disease with high accuracy and stability using six standard ECG leads or only one ECG lead.Документ Відкритий доступ Метод обробки вiзуальних даних в телекомунiкацiйнiй мережi на основi платформи JPEG та арифметичного кодування(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Гаврилов, Д. С.; Бараннiк, В. В.; Колесник, В. О.; Шульгiн, С. С.; Єрмаченков, А. В.; Савчук, М. В.Аналiз дослiджень вказав, що найпоширенiшою платформою обробки вiдео-, фотозображень залишається JPEG-платформа. З позицiї методiв компресiї без втрат в останнi роки популярностi набув метод арифметичного кодування. Варто зазначити, що сiмейство арифметичного кодування пiд час обробки оперує як дiйсними, так i цiлими числами з рiзними видами адаптацiї. Використання методiв, що оперують цiлими числами дозволяє передавати код в процесi кодування, в той час як методи, що базуються на дiйсних числах потребують закiнчення процесу кодування для передачi коду. Адаптацiя арифметичного кодування полягає у видозмiнi початкових даних, а саме ймовiрностi появи елементiв, для кожної iтерацiї процесу кодування. При цьому, у службовiй iнформацiї передається тiльки словник значень, в той час як для класичного арифметичного кодування необхiдна передача появи кожного елементу. Виходячи з даних особливостей в ходi даного дослiдження пропонується використовувати адаптивне цiлочислене арифметичне кодування. Вибiр за основу даного методу пов’язано з тим, що на вiдмiну вiд iнших методiв вiн дозволяє передавати код в процесi кодування з мiнiмiзацiєю службової iнформацiї (лише словник). В ходi даного дослiдження вирiшується науково-прикладне завдання, яке полягає у поєднаннi (модифiкацiї) методiв на базi платформи JPEG та адаптивного цiлочисленного арифметичного кодування з метою забезпечення передачi фото-, вiдеоiнформацiї визначеної якостi за реальний час. Пропонується в ходi обробки зображень застосовувати два припущення: нехтувати одиночною довжиною серiї повторiв та останньою парою пiсля обробки методом RLE. Запропонований метод обробки вiзуальних даних на основi платформи JPEG та адаптивного цiлочисленного арифметичного кодування дозволяє в два рази скоротити об’єм даних у порiвняннi з результатом обробки вiдомим методом арифметичного кодування без запропонованих допущень. Посилення ефективностi вiдбувається за рахунок наскрiзного зиг–заг сканування групи трансформант та адаптацiї методу до типiв трансформанти за насиченiстю у групi 2×2 з можливiстю зменшення потужностi словника.Документ Відкритий доступ Виявлення, локалiзацiя та iдентифiкацiя малих лiтальних апаратiв за акустичним випромiнюванням(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Козерук, С. О.; Коржик, О. В.Малогабаритнi безпiлотнi лiтальнi апарати знаходять широке застосування у багатьох суспiльно корисних справах, разом з тим зростає i ризик їх застосування в злочинних та терористичних акцiях. Виникла необхiднiсть у розробцi засобiв спостереження, локалiзацiї та iдентифiкацiї дронiв за умови наявностi природних i iндустрiальних завад. В роботi розглянуто деякi методи та способи виявлення, локалiзацiї та iдентифiкацiї малих лiтаючих об’єктiв за їх акустичною сигнатурою. Запропоновано наступна послiдовнiсть дiй: спостереження вести методом керованої просторової кореляцiйної характеристики; рiшення про виявлення приймати по критерiю Неймана-Пiрсона; iдентифiкацiю дрона вести аналiзуючи спектр випромiнювання на наявнiсть основних i гармонiчних складових. Результати натурних експериментiв з квадрокоптером Phantom 3 пiдтвердили запропонований алгоритм.Документ Відкритий доступ Дослiдження дифракцiї електромагнiтної хвилi на кромках пiрамiдальної рупорної антени як однiєї з причин розсiювання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Сидорчук, О. Л.; Залевський, В. Й.Розв’язок сучасних практичних радiотехнiчних задач передбачає дослiдження дифракцiї плоскої електромагнiтної хвилi на вiйськових об’єктах складної форми. Зазвичай до складу таких об’єктiв входять антеннi системи. У разi падiння на них електромагнiтної хвилi, первиннi хвилi можуть вiдбиватися (розсiюватися), заломлюватися, частина енергiї здатна поглинатися. Отже, змiнюється структура хвилi. Задачi такого типу є достатньо складними, i навiть сучаснi методи розрахунку, що базуються на нових комп’ютерних технологiях у поєднаннi з актуальними числовими методами, не дають достатньої ефективностi пiд час розрахунку. У статтi проведено аналiз причин розсiювання на прикладi апертурних рупорних антен. Одна з таких причин зумовлена впливом гострих кромок (країв) рупорного опромiнювача. З’ясовано, що розiбратися у впливi окремих кромок може бути дуже складно, оскiльки вираз, який описує її форму, може залежати вiд декiлькох координат. Отримувати новi суворi аналiтичнi рiшення також дуже складно, особливо для тривимiрних тiл. Числовi рiшення не мають аналiтичних виразiв, тому вiдсутня можливiсть видiлення компонентiв формул, що описують вплив окремих параметрiв або частин розсiювача. У зв’язку з цим великого значення набуває розвиток нових евристичних методiв, що ґрунтуються на знаннi фiзичних закономiрностей явища дифракцiї. Виведено формули для розрахунку електричної (магнiтної) складової електромагнiтного поля, розсiяного вiд кромок рупорного опромiнювача з прямокутною формою розкриву, за двох основних випадкiв падiння плоскої електромагнiтної хвилi. Оскiльки антени є суттєвим джерелом вторинного випромiнювання i додатково впливають на розсiювання вiйськових об’єктiв, розглянуто ефективну поверхню розсiювання рупорного опромiнювача з урахуванням кромок. Для перевiрки отриманих виразiв проведено експеримент для вимiрювання однопозицiйної ефективної поверхнi розсiювання, коли кут падiння хвилi збiгається з кутом спостереження для двох випадкiв падiння плоскої хвилi на розкрив рупора. Вимiрювання виконувалося за пiдключення антени до узгодженого навантаження, закороченого виходу й розiмкненого фiдера за умови вертикальної поляризацiї електромагнiтної хвилi. Теоретичнi й експериментальнi результати задовiльно збiгаються не тiльки якiсно, але й кiлькiсно. Отриманi результати дозволяють розробляти рекомендацiї з прискорення й уточнення числових розрахункiв пiд час розв’язку рiзних практичних задач щодо зниження втрат в антенi за рахунок зменшення коефiцiєнта вiдбиття. З метою проектування нових антен для усунення крайового розсiювання доцiльно застосовувати методи подавлення вiдбиття вiд країв. Рекомендується використовувати резистивнi конуснi навантаження, покриття кромок поглинальними матерiалами або її гофрування для рупорних або iнших розкривiв антен.Документ Відкритий доступ Використання шуму як фактора пiдсилення корисного сигналу в нелiнiйнiй системi(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Чумаков, В. I.; Харченко, О. I.; Побережний, А. А.Розглянуто ефект стохастичного резонансу (СР), що дає можливiсть видiлити слабкий сигнал iз адитивної сумiшi з шумом. Найсильнiший ефект вiдбувається при певнiй чiтко визначенiй, оптимальнiй iнтенсивностi шуму. Термiн СР було введено в ходi дослiджень бiстабiльної моделi осцилятора, яка пропонувалась для аналiзу перiодичнiстi настання льодовикових перiодiв на Землi. Модель описувала рух частинки в симетричному одновимiрному бiстабiльному потенцiалi пiд дiєю перiодичної сили в умовах сильного тертя. У подальших дослiдженнях ефект стохастичного резонансу було виявлено в багатьох системах i не тiльки фiзичних. Розглянуто вiдомi результати наближеного рiшення рiвняння СР. Дане рiвняння вирiшується двома методами: методом лiнiйного вiдгуку та теорiєю двох станiв. Зазначено, що в цих дослiдженнях аналiтичнi вирази для коефiцiєнта пiдсилення та вiдношення сигнал/шум отримуються за допомогою низки наближень: обмежень на амплiтуду сигналу, коли вiдгук приймається лiнiйним та обмежень на частоту сигналу. Крiм того, при порiвняннi двох розглянутих методiв, їх використання для розрахунку дисперсiї шуму, при якiй має мiсце ефект СР, призводить до рiзних результатiв. Це зумовлює необхiднiсть проведення подальших дослiджень з метою розробки аналiтичного апарату та перевiрки його достовiрностi чисельними розрахунками. Наведено результати чисельного моделювання вiдгуку стохастичного резонатора на вплив адитивної сумiшi гармонiйного сигналу та бiлого гаусiвського шуму. Виконано розрахунок та проведено аналiз коефiцiєнту гармонiк вихiдного коливання. Показано, що збагачення вихiдного сигналу гармонiками та ефективне пригнiчення шуму є принциповою особливiстю СР. Наведено результати чисельного розрахунку функцiї вiдношення сигнал/шум на виходi вiд дисперсiї вхiдного шуму D. Залежнiсть має складний характер, де можна видiлити локальний максимум у точцi D = 0.4, що не вiдповiдає вiдомим результатам розрахунку дисперсiї вхiдного шуму при рiзних наближених рiшеннях рiвняння СР. Показано, що стохастичний резонатор дiє як низькочастотний фiльтр, забезпечуючи водночас значне зменшення рiвня вихiдного шуму.