Published January 1, 2021 | Version v1
Publication Open

A New Image Encryption Algorithm for Grey and Color Medical Images

Creators

  • 1. Assiut University
  • 2. Zagazig University
  • 3. Idaho State University

Description

Recently, diagnosing diseases using medical images became crucial. As these images are transmitted through the network, they need a high level of protection. If the data in these images are liable for unauthorized usage, this may lead to severe problems. There are different methods for securing images. One of the most efficient techniques for securing medical images is encryption. Confusion and diffusion are the two main steps used in encryption algorithms. This paper presents a new encryption algorithm for encrypting both grey and color medical images. A new image splitting technique based on image blocks introduced. Then, the image blocks scrambled using a zigzag pattern, rotation, and random permutation. Then, a chaotic logistic map generates a key to diffuse the scrambled image. The efficiency of our proposed method in encrypting medical images is evaluated using security analysis and time complexity. The security is tested in entropy, histogram differential attacks, correlation coefficient, PSNR, keyspace, and sensitivity. The achieved results show a high-performance security level reached by successful encryption of both grey and color medical images. A comparison with various encryption methods is performed. The proposed encryption algorithm outperformed the recent existing encryption methods in encrypting medical images.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في الآونة الأخيرة، أصبح تشخيص الأمراض باستخدام الصور الطبية أمرًا بالغ الأهمية. نظرًا لأن هذه الصور تنتقل عبر الشبكة، فإنها تحتاج إلى مستوى عالٍ من الحماية. إذا كانت البيانات الموجودة في هذه الصور عرضة للاستخدام غير المصرح به، فقد يؤدي ذلك إلى مشاكل خطيرة. هناك طرق مختلفة لتأمين الصور. واحدة من أكثر التقنيات فعالية لتأمين الصور الطبية هي التشفير. الارتباك والانتشار هما الخطوتان الرئيسيتان المستخدمتان في خوارزميات التشفير. تقدم هذه الورقة خوارزمية تشفير جديدة لتشفير كل من الصور الطبية الرمادية والملونة. تقنية جديدة لتقسيم الصور بناءً على كتل الصور المقدمة. بعد ذلك، تم تشويش كتل الصورة باستخدام نمط متعرج ودوران وتبديل عشوائي. بعد ذلك، تولد الخريطة اللوجستية الفوضوية مفتاحًا لنشر الصورة المشوشة. يتم تقييم كفاءة طريقتنا المقترحة في تشفير الصور الطبية باستخدام التحليل الأمني وتعقيد الوقت. يتم اختبار الأمان في الإنتروبيا، والهجمات التفاضلية للمخطط التكراري، ومعامل الارتباط، و PSNR، ومساحة المفاتيح، والحساسية. تظهر النتائج المحققة مستوى أمان عالي الأداء تم الوصول إليه من خلال التشفير الناجح للصور الطبية الرمادية والملونة. يتم إجراء مقارنة مع طرق التشفير المختلفة. تفوقت خوارزمية التشفير المقترحة على طرق التشفير الحالية الحديثة في تشفير الصور الطبية.

Translated Description (French)

Récemment, le diagnostic des maladies à l'aide d'images médicales est devenu crucial. Comme ces images sont transmises à travers le réseau, elles ont besoin d'un niveau élevé de protection. Si les données de ces images sont susceptibles d'être utilisées sans autorisation, cela peut entraîner de graves problèmes. Il existe différentes méthodes pour sécuriser les images. L'une des techniques les plus efficaces pour sécuriser les images médicales est le cryptage. La confusion et la diffusion sont les deux principales étapes utilisées dans les algorithmes de cryptage. Cet article présente un nouvel algorithme de cryptage pour crypter les images médicales en gris et en couleur. Une nouvelle technique de fractionnement d'image basée sur des blocs d'image a été introduite. Ensuite, les blocs d'image sont brouillés à l'aide d'un motif en zigzag, d'une rotation et d'une permutation aléatoire. Ensuite, une carte logistique chaotique génère une clé pour diffuser l'image brouillée. L'efficacité de notre méthode proposée dans le cryptage des images médicales est évaluée à l'aide d'une analyse de sécurité et de la complexité du temps. La sécurité est testée en entropie, en attaques différentielles d'histogramme, en coefficient de corrélation, en PSNR, en espace de clés et en sensibilité. Les résultats obtenus montrent un niveau de sécurité de haute performance atteint par un cryptage réussi des images médicales en gris et en couleur. Une comparaison avec différentes méthodes de cryptage est effectuée. L'algorithme de cryptage proposé a surpassé les méthodes de cryptage existantes récentes dans le cryptage des images médicales.

Translated Description (Spanish)

Recientemente, el diagnóstico de enfermedades mediante imágenes médicas se ha vuelto crucial. Como estas imágenes se transmiten a través de la red, necesitan un alto nivel de protección. Si los datos de estas imágenes son responsables de un uso no autorizado, esto puede provocar problemas graves. Existen diferentes métodos para proteger las imágenes. Una de las técnicas más eficientes para proteger las imágenes médicas es el cifrado. La confusión y la difusión son los dos pasos principales utilizados en los algoritmos de cifrado. Este documento presenta un nuevo algoritmo de encriptación para encriptar imágenes médicas tanto en gris como en color. Se introduce una nueva técnica de división de imágenes basada en bloques de imágenes. Luego, los bloques de imagen se codifican utilizando un patrón en zigzag, rotación y permutación aleatoria. Luego, un mapa logístico caótico genera una clave para difundir la imagen codificada. La eficiencia de nuestro método propuesto para cifrar imágenes médicas se evalúa mediante análisis de seguridad y complejidad temporal. La seguridad se prueba en entropía, ataques diferenciales de histograma, coeficiente de correlación, PSNR, espacio de claves y sensibilidad. Los resultados obtenidos muestran un nivel de seguridad de alto rendimiento alcanzado por el cifrado exitoso de imágenes médicas tanto en gris como en color. Se realiza una comparación con varios métodos de cifrado. El algoritmo de cifrado propuesto superó los métodos de cifrado existentes recientemente en el cifrado de imágenes médicas.

Files

09366688.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:81ceed75bb2901472d501113e87ea1e9
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
خوارزمية تشفير صور جديدة للصور الطبية الرمادية والملونة
Translated title (French)
Un nouvel algorithme de chiffrement d'image pour les images médicales en gris et en couleur
Translated title (Spanish)
Un nuevo algoritmo de cifrado de imágenes para imágenes médicas grises y en color

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3133565686
DOI
10.1109/access.2021.3063237

Is supplement to
https://openalex.org/W45120566 (Other)
https://openalex.org/W4378696185 (Other)
https://openalex.org/W2885590378 (Other)
https://openalex.org/W2767997441 (Other)
https://openalex.org/W2377390205 (Other)
https://openalex.org/W2375981391 (Other)
https://openalex.org/W2361408597 (Other)
https://openalex.org/W2107628111 (Other)
https://openalex.org/W1984250197 (Other)
https://openalex.org/W1982712329 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W2257939694
  • https://openalex.org/W2529607158
  • https://openalex.org/W2576498569
  • https://openalex.org/W2607256305
  • https://openalex.org/W2743436145
  • https://openalex.org/W2746926486
  • https://openalex.org/W2760967785
  • https://openalex.org/W2767015783
  • https://openalex.org/W2786395579
  • https://openalex.org/W2789491851
  • https://openalex.org/W2792836087
  • https://openalex.org/W2898808960
  • https://openalex.org/W2900073629
  • https://openalex.org/W2903241858
  • https://openalex.org/W2904080995
  • https://openalex.org/W2912937820
  • https://openalex.org/W2924210827
  • https://openalex.org/W2951380443
  • https://openalex.org/W2972307409
  • https://openalex.org/W3002995625
  • https://openalex.org/W3016697736
  • https://openalex.org/W3025268656