Материал: Организация работ и приготовление сложных пюреобразных супов

Где TPR - позитивная истинная норма, а FPR - норма ошибочного допуска. TPR определяет производительность среди всех правильных позитивных выборок, доступных во время теста. FPR, с другой стороны, определяет, сколько неправильных позитивных результатов среди всех отрицательных выборок, доступных во время теста. [11, 12]

Они рассчитываются по формулам:

TPR = TP / P = TP / (TP + FN);

FPR = FP / N = FP / (FP + TN).

1.4.2 Технология проведения экспериментов

Для проведения экспериментов и построения «ROC» кривых был взят набор из 130 графических файлов, 50 из которых содержат потенциально «опасные» текстовые области, а 80 - не содержат большого количества текстовой информации и не являются потенциально «опасными». Изображения были выбраны различной сложности и различных форматов.

В большинстве изображений присутствует сложный фон и сложный текст, различной формы и ориентации, как на рисунке 1.42, 1.43 для изображений с текстовыми областями. И сложный фон с различной контрастностью, как на рисунке 1.44 для изображений с маленькими текстовыми блоками или без текста.

Рис. 1.42 Пример изображения

Рис. 1.43 Пример изображения

Рис. 1.44 Пример изображения

Все изображения были подобраны так, чтобы расположение текстовых блоков не было повернуто под сильным углом по отношению к ориентации изображения как на рисунке 1.35. Также, чтобы текст в изображениях не сливался с фоном. Такие изображения как на рисунке 1.39 не подвергались исследованию.

.4.3 Результаты тестирования

Для построения «ROC» кривых модуль проанализировал графические файлы с различным параметрами:

Минимум для числа символов в «широком» участке текста (ns);

«Опасность» для числа всех участков (aw);

«Опасность» для числа всех "широких" участков (bw);

Параметр «cw» как общее число «условных» символов в изображении, который описан в особенностях программного модуля и присутствует в наборе основных параметров, не брался в расчет. Он является глобальным параметром и несет в себе возможность подстраховки от утечки информации, раскиданной по изображению небольшими текстовыми блоками.

Тест заключался в изменении параметров «ns», «aw» и «bw» и подсчета TPR и FPR по формулам 1.35 и 1.36 по результатам проведенного тестирования.

Эти результаты необходимы для построения «ROC» кривых:

Тестирование с параметрами:

ns = 20;

aw = 15;

bw = 7.

Воспользуемся формулами 1.35 и 1.36:

TPR = TP / P = TP / (TP + FN);

FPR = FP / N = FP / (FP + TN).

В нашем случае:

TP - это количество правильно обнаруженных изображений с текстом;

TN - это количество правильно игнорированных изображений без текста;

FN - это количество пропущенных изображений с текстом;

FP - это количество обнаруженных изображений без текста.

С данными параметрами было обнаружено 48 изображений с текстом из 50, т.е. 2 изображения были пропущены. Изображения без текста были все игнорированы. Следовательно:

TPR = 48 / (48 + 2) = 0,96;

FPR = 0 / (80 + 0) = 0.

Тестирование с параметрами:

ns = 10;

aw = 10;

bw = 3.

С данными параметрами было обнаружено 50 изображений с текстом из 50 и 2 изображения без текста были ложно помечены меткой «Warning». Следовательно:

TPR = 50 / (50 + 0) = 1;

FPR = 2 / (2 + 78) = 0,025

Тестирование с параметрами:

ns = 5;

aw = 5;

bw = 3.

TPR = 50 / (50 + 0) = 1;

FPR = 16 / (16 + 64) = 0,2.

Тестирование с параметрами:

ns = 5;

aw = 15;

bw = 5.

TPR = 49 / (49 + 1) = 0,98;

FPR = 1 / (1 + 79) = 0,0125.

Тестирование с параметрами:

ns = 10;= 5;= 5.= 50 / (0 + 50) = 1;= 3 / (3 + 77) = 0,0375.

Тестирование с параметрами:

ns = 3;

aw = 3;

bw = 1.

TPR = 50 / (0 + 50) = 1;

FPR = 28 / (28 + 52) = 0,35.

.4.4 Оценка эффективности обнаружения утечки информации

Из полученных результатов можно построить «ROC» кривую (рисунок 1.45):

Рис. 1.45 «ROC» кривая экспериментов

«ROC» кривая демонстрирует оценку эффективности обнаружения утечки информации, в зависимости от различных параметров в модуле.

Из графика видно, что эффективность будет наилучшей при параметрах, соответствующих полученным данным:

TPR = 0,98 и FPR = 0,0125.

Такими параметрами являются:

ns = 5;

aw = 15;

bw = 5.

При этих параметрах достигается эффективность порядка 98,5%. Поэтому сам алгоритм и реализованный программный модуль можно считать эффективными для определенного типа изображений, над которыми проводились эксперименты.

.4.5 Рекомендации по использованию разработанного модуля

Данный программный модуль разработан для демонстрации работоспособности алгоритма в рамках поставленной задачи. Также он может использоваться существующими системами защиты в целях предотвращения утечки конфиденциальной информации в графических файлах. Перекрывая данный канал от утечки по нему конфиденциальной информации, модуль повышает комплексность системы защиты и скорость ее работы. [14]

Пример использования данного модуля в системе защиты показан на рисунке 1.46.

Рис. 1.46 Пример использования модуля

Рисунок 1.47 Блок-схема взаимодействия модуля с другими модулями системы защиты

Пример взаимодействия данного модуля с другими модулями системы защиты показан на рисунке 1.47

.4.6 Вывод

На основании проведенных экспериментов на большом наборе из 130 изображений, которые были подобраны исходя из определенных условий, программный модуль показал эффективность - 98,5%, в соответствии с заданными критериями и условиями, что с учетом простоты его алгоритма и практической реализации можно считать очень высоким результатом. Поэтому данный модуль можно рекомендовать к использованию в различных системах защиты, с группой других модулей (рисунок 1.47), для предотвращения утечки конфиденциальной информации в графических файлах. Минусами данного модуля является его быстродействие, что можно исправить, переписав его на другой язык программирования, например «С++» и определенные условия нахождения текстовых областей в графическом файле. Устранение данных недостатков будет являться результатом моих дальнейших исследований в данной области.

2. Экологическая часть и безопасность жизнедеятельности

.1 Исследование возможных опасных и вредных факторов, возникающих при работе с ЭВМ, и их воздействие на пользователей

Любой производственный процесс, в том числе и работа с вычислительной техникой, сопряжен с появлением опасных и вредных факторов.

Опасным называется фактор, воздействие которого на человека вызывает травму, то есть внезапное повреждение организма в результате воздействия внешних факторов.

Вредным называется фактор, длительное воздействие которого на человека, приводит к профессиональным заболеваниям. Факторы различаются в зависимости от источника возникновения.

.1.1 Исследование возможных опасных и вредных факторов, возникающих при работе с ЭВМ

Питание ЭВМ производится от сети 220В. Так как безопасным для человека напряжением является напряжение 40В, то при работе на ЭВМ опасным фактором является поражение электрическим током.

В дисплее ЭВМ высоковольтный блок строчной развертки и выходного строчного трансформатора вырабатывает высокое напряжение до 25кВ для второго анода электронно-лучевой трубки. А при напряжении от 5 до 300 кВ возникает рентгеновское излучение различной жесткости, которое является вредным фактором при работе с ПЭВМ (при 15 - 25 кВ возникает мягкое рентгеновское излучение).

Развертка ЭЛТ создается напряжением с частотой:

Гц (кадровая развертка);

кГц (строчная развертка).

Следовательно, пользователь попадает в зону электромагнитного излучения низкой частоты, которое является вредным фактором.

Во время работы компьютера дисплей создает ультрафиолетовое излучение, при повышении плотности которого > 10 Вт/м2, оно становиться для человека вредным фактором. Его воздействие особенно сказывается при длительной работе с компьютером.

Во время работы компьютера вследствие явления статического электричества происходит электризация пыли и мелких частиц, которые притягивается к экрану.

.1.1.1 Вывод

При эксплуатации перечисленных элементов вычислительной техники могут возникнуть следующие опасные и вредные факторы:

поражение электрическим током;

рентгеновское излучение;

электромагнитное излучение;

ультрафиолетовое излучение;

статическое электричество.

.1.2 Анализ влияния опасных и вредных факторов на пользователя

.1.2.1 Влияние электрического тока

Электрический ток, воздействуя на человека, приводит к травмам. Такими травмами являются:

Общие травмы:

судорожное сокращение мышц, без потери сознания;

судорожное сокращение мышц, с потерей сознания;

потеря сознания с нарушением работы органов дыхания и кровообращения;

состояние клинической смерти;

Местные травмы:

электрические ожоги;

электрический знак;

электро-автольмия.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает следующие воздействия:

термическое (нагрев тканей и биологической среды);

электролитическое (разложение крови и плазмы);

биологическое (способность тока возбуждать и раздражать живые ткани организма);

механическое (возникает опасность механического травмирования в результате судорожного сокращения мышц).

Наиболее опасным переменным током является ток 20 - 100 Гц. Так как компьютер питается от сети переменного тока частотой 50 Гц, то этот ток является опасным для человека.

.1.2.2 Влияние рентгеновского излучения

В организме происходит:

торможение функций кроветворных органов;

нарушение нормальной свертываемости крови и т.д.

.1.2.3 Влияние электромагнитных излучений низкой частоты

Электромагнитные поля с частотой 60 Гц и выше могут инициировать изменения в клетках животных (вплоть до нарушения синтеза ДНК). В отличие от рентгеновского излучения, электромагнитные волны обладают необычным свойством: опасность их воздействия при снижении интенсивности не уменьшается, мало того, некоторые поля действуют на клетки тела только при малых интенсивностях или на конкретных частотах. Оказывается переменное электромагнитное поле, совершающее колебания с частотой порядка 60 Гц, вовлекает в аналогичные колебания молекулы любого типа, независимо от того, находятся они в мозге человека или в его теле. Результатом этого является изменение активности ферментов и клеточного иммунитета, причем сходные процессы наблюдаются в организмах при возникновении опухолей.

.1.2.4 Влияние ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение - электромагнитное излучение в области, которая примыкает к коротким волнам и лежит в диапазоне длин волн ~ 200 - 400 нм.

Различают следующие спектральные области:

- 280 нм - бактерицидная область спектра;

- 315 нм - зрительная область спектра (самая вредная);

- 400 нм - оздоровительная область спектра.

Синий люминофор экрана монитора вместе с ускоренными в электронно-лучевой трубке электронами являются источниками ультрафиолетового излучения. Воздействие ультрафиолетового излучения сказывается при длительной работе за компьютером. Основными источниками поражения являются глаза и кожа.

Энергетической характеристикой является плотность потока мощности [Вт/м2].

Биологический эффект воздействия определяется внесистемной единицей [эр]. 1 эр - это поток (280 - 315 нм), который соответствует потоку мощностью 1 Вт.

Воздействие ультрафиолетового излучения сказывается при длительной работе за компьютером. Максимальная доза облучения:

,5 мэр·ч/м2 за рабочую смену;

мэр·ч/ м2 в сутки.

При длительном воздействии и больших дозах могут быть следующие последствия:

серьезные повреждения глаз (катаракта);

рак кожи;

кожно-биологический эффект (гибель клеток, мутация, канцерогенные накопления);

фототоксичные реакции.

.1.2.5 Влияние статического электричества

Результаты медицинских исследований показывают, что электризованная пыль может вызвать воспаление кожи, привести к появлению угрей и даже испортить контактные линзы. Кожные заболевания лица связаны с тем, что наэлектризованный экран дисплея притягивает частицы из взвешенной в воздухе пыли, так, что вблизи него «качество» воздуха ухудшается, и оператор вынужден работать в более запыленной атмосфере. Таким же воздухом он и дышит.

Особенно стабильно электростатический эффект наблюдается у компьютеров, которые находятся в помещении с полами, покрытыми синтетическими коврами.

При повышении напряженности поля Е > 15 кВ/м, статическое электричество может вывести из строя компьютер.

.1.3 Вывод:

Из анализа воздействий опасных и вредных факторов на организм человека следует необходимость защиты от них.

.2 Способы защиты пользователей от воздействия на них опасных и вредных факторов

.2.1 Методы и средства защиты от поражения электрическим током

В помещении вычислительного центра существует опасность прикосновения одновременно к предметам, имеющим соединения с землей, и металлическому корпусу электрооборудования.

Как основной способ борьбы с опасностью поражения электрическим током (от поражения напряжением прикосновения) используется зануление.

Зануление - это преднамеренное соединение нетоковедущих металлических частей, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, с нулевым защитным проводником (применяется в трехфазных сетях с заземленной нейтралью в установках до 1000 вольт).

Рис. 2.1 Защитное зануление

Для защиты используется нулевой защитный провод. В сеть вставляется предохранитель (автомат). Принцип защиты пользователей при занулении заключается в отключении сети за счет тока короткого замыкания, который вызывает перегорание предохранителя и отключает сеть.

При нормальном режиме работы сети ток, текущий через человека, можно рассчитать как:

Iч = Uф/ (Rч+r0) (2.1), где

Uф - фазовое напряжение (Uф = 220 В), [В];

Rч - сопротивление тела человека (Rч = 1000 Ом), [Ом];

r0 - сопротивление заземлителя (сопротивление обуви порядка 10 Ом), [Ом];

Так как r0 << Rч - следовательно, сопротивление заземлителя можно в расчет не брать.

Получается, что практически все Uф применено к телу человека и, следовательно, получается:

Iч = Uф / Rч (2.2)

Iч = 220 / 1000 = 0,22 А

Допустимые значения приложенного напряжения и протекающего через человека тока соответственно равны 36 В и 0,006 А. Полученные же при расчете цифры горазда превосходят эти значения (220 В и 0,22 А).

Рассчитаем ток короткого замыкания (Iкз) при срабатывании защитной схемы зануления и параметры предохранителя (Iном), используемого в схеме.

, (2.3), где:

Uф - фазное напряжение сети питания (Uф = 220 В), [В];

rТ - паспортная величина сопротивления обмотки трансформатора, (rТ = 0,312 Ом), [Ом].

Rобщ = r1 + r2 + r3 (2.4), где

 (2.5)

ρ - удельное сопротивление нулевого защитного проводника (для меди ρ = 0,0175 Ом·м), [Ом·м];

l - длина проводника, [м];

S - площадь поперечного сечения нулевого защитного проводника (S = 1 мм2), [мм2].

Возьмем l1 = 850 м, l2 = 150 м, l3 = 70 м;