مقاله انگلیسی+ترجمه فارسی

فهرست مطالب

چکیده
۱- مقدمه
۲- تبدیل تصادفی کسری گسسته
۳- الگوریتم رمزنگاری-فشرده سازی تصویر بر اساس سیستم فراآشوب و DFrRT
۴- تحلیل آزمایش و شبیه سازی
۴-۱- هیستوگرام و اصلاح پیکسل های مجاور
۴-۲- عملکرد فشرده سازی
۴-۳- حساسیت کلید و فضای کلید
۴-۴- تحلیل مقاومت
۴-۵- رمزنگاری سه تصویر
۵- نتیجه گیری

چکیده

یک الگوریتم رمزنگاری-فشرده سازی تصویر بر اساس سیستم فرا آشوب و تبدیل تصادفی کسری تصادفی طراحی شده است. تصویر اصلی به وسیله ی تبدیل کسینوسی گسسته به یک طیف تبدیل شده و طیف حاصل بر طبق روش برش طیفی فشرده می شود. ماتریس تصادفی تبدیل تصادفی کسری گسسته با توالی آشوبی برخاسته از سیستم فراآشوب بعد بالا (high dimensional) کنترل می شود. آنگاه، طیف فشرده شده توسط تبدیل تصادفی کسری گسسته رمزنگاری می شود. ترتیب DFrRT و پارامترهای سیستم فراآشوب نکات کلیدی الگوریتم رمزنگاری و فشرده سازی تصویر می باشند. الگوریتم پیشنهادی می تواند سیگنال تصویر را فشرده سازی و رمزنگاری کند، بخصوص می تواند چندین تصویر را همزمان رمزنگاری نماید. برای دستیابی به ترکیبی از چندین تصویر، تصاویر با استفاده از تبدیل کسینوسی گسسته به چند طیف تبدیل شده و این طیف ها به وسیله ی اسکن زیگزاگ درون یک طیف مرکب متصل می شوند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی برای فشرده سازی و رمزنگاری تصویر از امنیت و عملکرد فشرده سازی خوبی برخودار است.

Abstract

Based on hyper-chaotic system and discrete fractional random transform, an image compression-encryption algorithm is designed. The original image is first transformed into a spectrum by the discrete cosine transform and the resulting spectrum is compressed according to the method of spectrum cutting. The random matrix of the discrete fractional random transform is controlled by a chaotic sequence originated from the high dimensional hyper-chaotic system. Then the compressed spectrum is encrypted by the discrete fractional random transform. The order of DFrRT and the parameters of the hyper-chaotic system are the main keys of this image compression and encryption algorithm.

The proposed algorithm can compress and encrypt image signal, especially can encrypt multiple images once. To achieve the compression of multiple images, the images are transformed into spectra by the discrete cosine transform, and then the spectra are incised and spliced into a composite spectrum by Zigzag scanning. Simulation results demonstrate that the proposed image compression and encryption algorithm is of high security and good compression performance.

نمونه ترجمه مقاله:

1. مقدمه

روز به روز اطلاعات تصویری بیشتری از طریق شبکه مبادله می شوند. امنیت تصاویر مهم منجر به آن شده است که تعدادی از محققین به بررسی الگوریتم های رمزنگاری تصویر بپردازند (1-10). چن و همکاران الگوریتم بازیابی فاز تکراری جدیدی را برای رمزنگاری تصویر نوری در فضای سه بعدی با در نظر گرفتن پیام های عادی دو بعدی به عنوان یک سری از توزیع ذرات در فضای سه بعدی ارائه کرده اند (1). سپس، آنها یک روش رمزنگاری تصویر نوری جدید را بر اساس پیام عادی چندین ناحیه ای و الگوریتم بازیابی فاز در فضای سه بعدی ارائه کردند (2) که در آن، پیام عادی به چندین ناحیه تقسیم بندی شده و هر ناحیه به یک ماسک فقط فاز رمزنگاری می شود. روش رمزنگاری تصویر نوری مبتنی بر تصویر برداری انکساری منسجم با چندین طول موج پیشنهاد شده است (3). هی و همکارانش به تحلیل خصوصیت تصادم تکنیک رمزنگاری تصویر نوری مبتنی بر تداخل پرداختند و دریافتند که چندین زوج متمایز از ماسک های فقط فاز (phase-only) می توانند با یک الگوریتم بازیابی فاز اصلاح شده به خروجی های یکسانی برسند. سو و همکارانش یک روش رمزنگاری چند تصویری را مبتنی بر فرایند بازیابی فاز و تسهیم (multiplexing) ماسک فاز در دامنه تبدیل فوریه کسری ارائه کردند که در آن هر کدام از تصاویر اصلی به یک تابع فقط فاز رمزنگاری شده و سپس تمامی توابع فاز بدست آمده در یک فاصله مدوله می شوند (5). لو و همکارانش یک روش جدید رمزنگاری تصویر نوری را مبتنی بر انترفرومتر برشی شعاعی اصلاح شده ارائه کردند که در آن تصویر عادی در ابتدا به یک ماسک فقط فاز رمزنگاری شده و سپس به وسیله ماسک فاز تصادفی مدوله می شود (6). یوان و همکارانش یک روش احراز هویت چندی کاربری نوری مبتنی بر سیستم پنهان سازی تصویر تداخل و همبستگی فقط فاز را ارائه کردند که در آن برخی از تصاویر پیچیده از پیش تعریف شده با اندازه های مختلف و فاز یکسان بر طبق اصل تداخل به ترتیب به دو ماسک فقط فاز رمزنگاری شدند (7). یک الگوریتم انعطاف پذیری برای رمزنگاری چند تصویری مبتنی بر تبدیل لگاریتم قطبی و تکنیک رمزنگاری فاز تصادفی دوگانه پیشنهاد شد (8). الگوریتم رمزنگاری تصویر رنگی با تبدیل آفین (affine) در دامنه تبدیل ژیراتور (Gyrator) طراحی شد که در آن، مولفه های RGB تصویر رنگی به بخش حقیقی و موهومی یک تابع مختلط تبدیل شدند (9). لو وهمکارانش یک روش رمزنگاری تصویر دوگانه را با ترکیب رمزنگاری فاز تصادفی و مبادله پیکسل در دامنه تبدیل ژیراتور پیشنهاد کردند (10). راکلین و بارون نشان دادند که روش رمزنگاری خطی مبتنی بر حسگری فشرده نمی تواند به امنیت کامل دست پیدا کند (11). برای حل این مشکلات، ژو و همکارانش یک الگوریتم جدید هیبرید فشرده سازی-رمزنگاری تصویر را بر اساس حسگری فشرده ارائه کردند که در ان ماتریس اندازه گیری به وسیله ی کلیدهایی کنترل می شود که توزیع، امتیاز دهی و حفظ انها کار ساده ای است (12).

روش رمزنگاری فاز تصادفی دوگانه (DRPE) برای رمزنگاری تصویر به وسیله ی ضرب یک فاز تصادفی در ماسک در صفحه فضا و دیگری در صفحه فرکانس و تبدیل ان به داده هایی با نویز سفید ایستا پیشنهاد شد (13). روش های رمزنگاری نوری بر اساس تبدیل فرنل (14-16)، تبدیل فوریه کسری (17-21)، تبدیل ژیراتور (22،23) مورد بررسی قرار گرفته اند. لی در مقاله خود دسته ای از روش های رمزنگاری تصویر را بر اساس قضیه باقیمانده چینی کشف رمز کرده است (24). جهت عملی تر شدن روش رمزنگاری تصویر، تبدیل زاویه ای کسری با کمترین ماتریس کرنل توسط لو و همکارانش پیشنهاد شد (25). متعاقبا، روش های رمزنگاری تصویر دوگانه مبتنی بر تبدیل زاویه ای کسری با کارایی رمزنگاری بالا طراحی شد (26،27). روش رمزنگاری-فشرده سازی موثر تصویر مبتنی بر سیستم فراآشوب و حسگری فشرده دو بعدی طراحی شد (28).