یک روش جدید رمزنگاری بصری مبتنی بر الگوریتم‌های فراابتکاری

زارع, آرا; آقاگل‌زاده, علی; کاظمی‌تبار, سید جواد

یک روش جدید رمزنگاری بصری مبتنی بر الگوریتم‌های فراابتکاری

نوع مقاله : مخابرات - رمز

نویسندگان

دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

یکی از شاخه‌های نوین رمزنگاری تصویر، رمزنگاری بصری است. رمزنگاری بصری تبدیل یک تصویر به دو یا چند تصویر نویزی شکل است به‌طوری‌که تصویرهای تولیدشده به‌تنهایی دارای اطلاعات خاصی نیستند اما اگر چاپشده و برهم‌گذاشته شوند، نمایه‌ای قابل‌فهم از تصویر اصلی را تولید می‌کنند. خاصیت اصلی این روش عدم نیاز به داشتن دانشی در زمینه رمز برای بازیابی تصویر است و عملیات رمزگشایی توسط سیستم بینایی انسان انجام می‌پذیرد. در این مقاله یک روش رمزنگاری بصری بر مبنای الگوریتم اجتماع ذرات ارائه‌ شده است. بدین ترتیب که ماتریس‌های پایه با استفاده از این الگوریتم به دست آمده و سپس از آن‌ها برای رمزنگاری استفاده می‌شود. در مقالات پیشین این نوع رمزنگاری با استفاده از الگوریتم ژنتیک مطرح شده بود. ما در این مقاله ضمن رفع ایراد الگوریتم طرح‌شده در برخی منابع مبنی بر منفی شدن کنتراست تصاویر در برخی حالات، الگوریتمی برای دستیابی به جواب بهینه‌ از بین چندین جواب حاصل از آن الگوریتم پیشنهاد می‌کنیم. نتایج نشان می‌دهند که الگوریتم طرح‌شده ضمن کاهش میانگین تعداد عملیات لازم برای رسیدن به جواب بهینه، کنتراست را در حالتهای مختلف افزایش میدهد. علاوه بر این، روش پیشنهادی می‌تواند به‌صورت جامع برای حالات مختلف رمزنگاری بصری آستانه‌ای مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26762935.1398.10.3.6.2

عنوان مقاله [English]

A Novel Metaheuristic Based Visual Cryptography

نویسندگان [English]

Ara Zare
Ali Aghagolzadeh
Seyyed javad Kazemitabar

Babol Noshirvani University of Technology

چکیده [English]

Visual cryptography is one of the newest techniques is image encryption. Visual cryptography encrypts visual information and generates two or more shares which contain no information separately, but reveal the secret when superposed. The main advantage of this scheme is that the decoding process does not need any knowledge of cryptography and human visual system is able to decrypt the secret message. In this article, a new encryption method based on particle swarm optimization is provided. The basis matrices are obtained using this approach and then used for encryption. In previous work, a Genetic Algorithm based method was proposed. In our work we fix a subtle yet crucial bug in the GA based method which is generating pictures with negative contrast in some cases and propose a simpler alternative. Simulation results show that the proposed method meets all the initial conditions of visual cryptography while decreasing the number of function evaluations and can provide a contrast enhancement. Moreover, the proposed method has the advantage of being generic and can be used in various threshold based visual cryptography.

کلیدواژه‌ها [English]

Visual Cryptography
Basis Matrices
Contrast
Particle Swarm Optimization

مراجع

[1] Naor, M.; Shamir, A. “Visual Cryptography”; Workshop on the Theory and Application of Cryptographic Techniques, Springer, 1994.

[2] Thomas, S. A.; Gharge, S. “Review on Various Visual Cryptography Schemes”; Int. Conf. Current Trends in Computer, Electrical, Electronics and Communication, Mysore, 2017, 1164-1167.

[3] Jia, X.; Wang, D.; Nie, D.; Zhang, C. “Collaborative Visual Cryptography Schemes”; IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology 2018, 28, 1056-1070.

[4] Chiu, P. L.; Lee, K. H. “A Simulated Annealing Algorithm for General Threshold Visual Cryptography Schemes”; IEEE Trans. Information Forensics and Security 2011, 6, 992 - 1001.

[5] Lee, K. H.; Chiu, P. L. “Image Size Invariant Visual Cryptography for General Access Structures Subject to Display Quality Constraints”; IEEE Trans. Image Proc. 2013, 22, 3830-41.

[6] Buckley, N.; Nagar, A.; Arumugam, S. “Evolution of Visual Cryptography Basis Matrices with Binary Chromosomes”; IEEE 8^th EUROSIM Congress on Modelling and Simulation 2013.

[7] Arumugam, S.; Lakshmanan, R.; Nagar, A. K. “On (k, n)*-Visual Cryptography Scheme Designs”; Codes and Cryptography 2014, 71, 153-162.

[8] Revenkar, P. S.; Anjum, A.; Gandhare, W. “Survey of Visual Cryptography Schemes”; Int. J. Security and Its Applications 2010, 4, 49-56.

[9] Ramya, J.; Parvathavarthini, B. “An Extensive Review on Visual Cryptography Schemes”; IEEE Int. Conf. Control, Instrumentation, Communication and Computational Technologies, 2014.

[10] Hou, Y. C. “Visual Cryptography for Color Images”; Pattern Recognition 2003, 36, 1619-1629.

[11] Ateniese, G.; Blundo, C.; De Santis, A.; Stinsonc, D. R. “Constructions and Bounds for Visual Cryptography”; Int. Colloquium on Automata, Languages, and Programming. 1996, 416-428.

[12] Hofmeister, T.; Krause, M.; Simon, S. M. “Contrast-Optimal k Out of n Secret Sharing Schemes in Visual Cryptography”; Theoretical Computer Sci. 2000, 240, 471-485.

[13] Ateniese, G.; Blundo, C.; De Santis, A.; Stinsonc, D. R. “Extended Capabilities for Visual Cryptography”; Theoretical Computer Sci. 2001, 250, 143-161.

[14] Mirghaderi, A.; Jolfaei, A. “A Novel Chaotic Image Encryption Scheme Using Chaotic Maps”; Adv. Defence Sci. Technol. 2011, 2, 111-124.