Selective encryption of images using differential evolution

العناوين الأخرى

تشفير انتقائي للصور باستخدام التطور التفاضلي

مقدم أطروحة جامعية

Dib, Nadin Salim

مشرف أطروحة جامعية

Abu Haybah, Ibrahim S. I.

الجامعة

الجامعة الإسلامية

الكلية

كلية الهندسة

القسم الأكاديمي

قسم هندسة الحاسوب

دولة الجامعة

فلسطين (قطاع غزة)

الدرجة العلمية

ماجستير

تاريخ الدرجة العلمية

2011

الملخص العربي

يعتمد أمن البيانات متعددة الوسائط في الشبكات الرقمية الموزعة على التشفير، و هي العملية الحسابية التي تحول الرسالة المفهومة إلى أخرى مبهمة المعالم و الدلائل.

و في المجمل فإن معظم طرق التشفير القديمة و حتى الحديثة منها قد صممت لحماية أبسط أنواع البيانات المتعددة كالنصوص، و هي غير قادرة على أن تستخدم بشكل فعال للأنواع الأخرى من البيانات المتعددة التي تمتاز بكبر حجمها مثل الصور و الفيديو.

لذلك ظهر حديثا مفهوم التشفير الانتقائي كنمط جديد للتشفير و الذي يهدف إلى تشفير جزء من المعلومة من أجل تقليل المتطلبات الحاسوبية التي تحتاجها الكميات الضخمة من البيانات المتعددة الوسائط المنقولة خلال الشبكات الموزعة.

و من هذا المنطلق، جاءت هذه الدراسة لتقدم نموذج جديد للتشفير الانتقائي للصور اعتمادا على مفهوم عمليتي التغيير و التبادل المستخدمتين في التطور التفاضلي.

ففي هذا النموذج، يتم تشفير الصور بكفاءة في مجال الترددات من خلال توظيف عملية التبادل الانتقائي لمعاملات محول جيب التمام من نفس نطاقات التردد بين القطاعات المنتقاه.

و تحدد القطاعات المنتقاه في عملية التبادل بناءا على قيمة قوة الارتباط داخل القطاع نفسه.

أما عملية التغيير فينحصر عملها على تغيير خانة العلامة (التي تحدد ايجابية أو سلبية المعامل) لبعض معاملات محول جيب التمام لعدد معين من نطاقات التردد و القطاعات تحدد بناء على احتياجات المستخدمين.

و أخيرا، تتم عملية تحجيم معاملات جيب التمام من أجل تفريق و تفكيك الإحصائيات الموجودة بين المعاملات.

و تنتج الأرقام العشوائية المستخدمة للتحكم في عملية التشفير من مولدات مؤمنة و مشفرة بحيث تساوي قيمتها الابتدائية جزءا من المفتاح السري و الذي يصل حجمه إلى ثمانين خانة.

و أثبتت الاختبارات التجريبية الشاملة التي أجريت على هذا النموذج الجديد أنه يتلاءم مع مجال واسع من التطبيقات التي تحتاج إلى مستويات مختلفة من الأمن و الحماية و التعددية في الرؤية البصرية للمعلومات المشفرة.

كما أنه يمتاز بمحدودية تأثيره السلبي على كفاءة الضغط، و يدعم التدرج و تنفيذ بعض دوال المحتويات دون الحاجة إلى امتلاك مفتاح التشفير لتنفيذ فك التشفير، بسبب توافقه مع نمط الضغط المستخدم.

و بناءا على هذه المزايا، يعتبر هذا النموذج الجديد مناسبا جدا لنقل الصور عبر الشبكات الموزعة.

الملخص الإنجليزي

The security of multimedia data in digital distribution networks is commonly provided by encryption, i.

e., the mathematical process that transforms a plaintext message into unintelligible ciphertext.

Nevertheless, the classical and modern ciphers have all been developed for the simplest form of multimedia data, i.

e., text, and are not appropriate for higher forms such as images and video with very large file sizes.

Selective encryption is a recent approach to reduce the computational requirements for huge volumes of multimedia data in distribution networks with different client device capabilities.

In this research, we provide a new scheme of selective encryption of images based on Differential Evolution operations (crossover and mutation). In this research, image data are encrypted efficiently in the frequency domain by employing selective crossover of DCT coefficients of the same frequency bands between selective segments.

Correlation of the segment is used as a fitness function of the crossover to determine the selective segments.

The mutation function modifies the sign bit of certain DCT coefficients restricted to a specific number of blocks and segments determined by the user needs.

Finally, Scaling DC coefficient is done to diffuse statistics.

Cryptographically, secure pseudo-random number generator whose seed values are the sub-keys generated from a 80-bits secret key is used to control the entire encryption process. Thorough experimental tests are carried out with detailed analysis demonstrating considerable levels of security and different levels of visual degradation to target different applications requirements.

In additions, our new approach has very limited adverse impact on the compression efficiency and it allows scalability, and some other content processing functionalities without having to access the cryptographic key and to perform decryption, since it achieves format compliance.

These advantages make it suitable for image transmission over network.

التخصصات الرئيسية

تكنولوجيا المعلومات وعلم الحاسوب

الموضوعات

• التشفير
• الإلكترونيات الرقمية
• البيانات

عدد الصفحات

89

قائمة المحتويات

• APA
• MLA
• AMA

لغة النص

الإنجليزية

نوع البيانات

رسائل جامعية

رقم السجل

BIM-300968