Published September 21, 2022
| Version v1
Publication
Open
A robust medical image steganography approach based on particle swarm optimization algorithm and quantum walks
Creators
Description
Abstract Medical information plays an essential task in our everyday lives, in which medical data privacy and security constitute an important issue. The confidentiality of medical data can be achieved by applying one or more encryption and data hiding methods. Amidst the development of quantum computers, most medical data confidentiality techniques may be hacked because their construction is based on mathematical models. Most medical data have a long lifetime exceeding 25 years. Therefore, it is an important issue to design a new medical data hiding technique that has the capability to withstand the probable attacks from the side of quantum or digital devices. In this article, we aim to present a novel medical image steganography strategy based on quantum walks, chaotic systems, and particle swarm optimization algorithm. A 3-D chaotic system and quantum walks are utilized for operating particle swarm optimization algorithm, in which the generated velocity sequence is utilized for substituting the confidential data, and the position sequence is utilized for selecting which position in the hosting image will be employed to host the substituted confidential data. The payload capacity of the suggested mechanism is 2 bits per 1 byte, and the average value for PSNR is 44.1, which is big enough for the naked eye to not differentiate the difference between the carrier image and its stego one.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تلعب المعلومات الطبية مهمة أساسية في حياتنا اليومية، حيث تشكل خصوصية البيانات الطبية وأمنها قضية مهمة. يمكن تحقيق سرية البيانات الطبية من خلال تطبيق طريقة واحدة أو أكثر من طرق التشفير وإخفاء البيانات. في خضم تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية، قد يتم اختراق معظم تقنيات سرية البيانات الطبية لأن بنائها يعتمد على نماذج رياضية. معظم البيانات الطبية لها عمر طويل يتجاوز 25 عامًا. لذلك، من المهم تصميم تقنية جديدة لإخفاء البيانات الطبية لديها القدرة على تحمل الهجمات المحتملة من جانب الأجهزة الكمية أو الرقمية. في هذه المقالة، نهدف إلى تقديم استراتيجية جديدة لتخفي الصور الطبية بناءً على المشي الكمومي والأنظمة الفوضوية وخوارزمية تحسين سرب الجسيمات. يتم استخدام نظام فوضوي ثلاثي الأبعاد ومشي الكم لتشغيل خوارزمية تحسين سرب الجسيمات، حيث يتم استخدام تسلسل السرعة المتولدة لاستبدال البيانات السرية، ويتم استخدام تسلسل الموضع لتحديد الموضع في صورة الاستضافة الذي سيتم استخدامه لاستضافة البيانات السرية المستبدلة. تبلغ سعة الحمولة للآلية المقترحة 2 بت لكل 1 بايت، ومتوسط قيمة PSNR هو 44.1، وهو كبير بما يكفي للعين المجردة لعدم التفريق بين الصورة الحاملة وصورة stego الخاصة بها.Translated Description (French)
Résumé L'information médicale joue un rôle essentiel dans notre vie quotidienne, où la confidentialité et la sécurité des données médicales constituent un enjeu important. La confidentialité des données médicales peut être obtenue en appliquant une ou plusieurs méthodes de cryptage et de dissimulation de données. Au milieu du développement des ordinateurs quantiques, la plupart des techniques de confidentialité des données médicales peuvent être piratées car leur construction est basée sur des modèles mathématiques. La plupart des données médicales ont une longue durée de vie supérieure à 25 ans. Par conséquent, il est important de concevoir une nouvelle technique de dissimulation de données médicales capable de résister aux attaques probables des appareils quantiques ou numériques. Dans cet article, nous visons à présenter une nouvelle stratégie de stéganographie d'image médicale basée sur des marches quantiques, des systèmes chaotiques et un algorithme d'optimisation d'essaim de particules. Un système chaotique 3D et des marches quantiques sont utilisés pour faire fonctionner l'algorithme d'optimisation d'essaim de particules, dans lequel la séquence de vitesse générée est utilisée pour substituer les données confidentielles, et la séquence de position est utilisée pour sélectionner quelle position dans l'image d'hébergement sera utilisée pour héberger les données confidentielles substituées. La capacité de charge utile du mécanisme suggéré est de 2 bits par octet, et la valeur moyenne pour PSNR est de 44,1, ce qui est assez grand pour que l'œil nu ne puisse pas différencier la différence entre l'image du porteur et celle du stego.Translated Description (Spanish)
Resumen La información médica desempeña una tarea esencial en nuestra vida cotidiana, en la que la privacidad y la seguridad de los datos médicos constituyen un tema importante. La confidencialidad de los datos médicos se puede lograr aplicando uno o más métodos de cifrado y ocultación de datos. En medio del desarrollo de los ordenadores cuánticos, la mayoría de las técnicas de confidencialidad de datos médicos pueden ser pirateadas porque su construcción se basa en modelos matemáticos. La mayoría de los datos médicos tienen una larga vida útil superior a 25 años. Por lo tanto, es un tema importante diseñar una nueva técnica de ocultación de datos médicos que tenga la capacidad de resistir los probables ataques desde el lado de los dispositivos cuánticos o digitales. En este artículo, nuestro objetivo es presentar una novedosa estrategia de esteganografía de imágenes médicas basada en caminatas cuánticas, sistemas caóticos y algoritmos de optimización de enjambres de partículas. Se utiliza un sistema caótico 3-D y paseos cuánticos para operar el algoritmo de optimización de enjambre de partículas, en el que la secuencia de velocidad generada se utiliza para sustituir los datos confidenciales, y la secuencia de posición se utiliza para seleccionar qué posición en la imagen de alojamiento se empleará para alojar los datos confidenciales sustituidos. La capacidad de carga útil del mecanismo sugerido es de 2 bits por 1 byte, y el valor promedio para PSNR es de 44,1, que es lo suficientemente grande como para que el ojo humano no diferencie la diferencia entre la imagen del operador y su estego.Files
s00521-022-07830-0.pdf.pdf
Files
(15.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:1b632969276716b591a49b021b021117
|
15.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نهج إخفاء صور طبي قوي يعتمد على خوارزمية تحسين سرب الجسيمات والمشي الكمومي
- Translated title (French)
- Une approche robuste de stéganographie d'image médicale basée sur un algorithme d'optimisation d'essaim de particules et des marches quantiques
- Translated title (Spanish)
- Un sólido enfoque de esteganografía de imágenes médicas basado en el algoritmo de optimización de enjambres de partículas y caminatas cuánticas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4296960858
- DOI
- 10.1007/s00521-022-07830-0
References
- https://openalex.org/W2144317842
- https://openalex.org/W2543580944
- https://openalex.org/W2743829628
- https://openalex.org/W2746926486
- https://openalex.org/W2765505907
- https://openalex.org/W2792182839
- https://openalex.org/W2793865235
- https://openalex.org/W2794742486
- https://openalex.org/W2897964703
- https://openalex.org/W2910360307
- https://openalex.org/W2923032343
- https://openalex.org/W2965879284
- https://openalex.org/W2981326439
- https://openalex.org/W3013707901
- https://openalex.org/W3019268988
- https://openalex.org/W3030797541
- https://openalex.org/W3100114739
- https://openalex.org/W3102327618
- https://openalex.org/W3120264963
- https://openalex.org/W3120392522
- https://openalex.org/W3133897348
- https://openalex.org/W3146522564
- https://openalex.org/W3169592549
- https://openalex.org/W4200429023
- https://openalex.org/W4200443602
- https://openalex.org/W4206764267
- https://openalex.org/W4206939944
- https://openalex.org/W4221064141
- https://openalex.org/W4288068082
- https://openalex.org/W4292083457