بهينه سازي رمزنگاري تصوير مبتني بر آشوب با استفاده از الگوريتم آموزش و يادگيري

Optimization the chaos based image encryption using TLBO algorithm

امروزه رمزنگاري تصوير يكي از روش هاي مهم ايجاد امنيت است. به دليل همبستگي بين پيكسل هاي همجوار، حجم زياد اطلاعات و نياز به پردازش بلادرنگ، براي رمزنگاري تصوير نمي توان از روش هاي مرسوم در رمزنگاري داده استفاده كرد. در ميان روش هاي موجود براي رمز تصوير استفاده از توابع آشوب به دليل خواص ذاتي همچون تصادفي بودن، حساسيت به مقادير اوليه و سادگي در پياده سازي بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. در اين مقاله با استفاده از روشي جديد تصوير توسط نگاشت لجستيك (تابع آشوب) رمز مي شود و به كمك الگوريتم نوث پيكسل هاي تصوير جايگشت مي يابند. در نهايت با استفاده از الگوريتم بهينه سازي آموزش و يادگيري(TLBO) تصوير رمز شده از نظر همبستگي ميان پيكسل هاي همجوار ويا آنتروپي بهينه مي شود. نتايج به دست آمده از آزمون هاي مختلف نشان دهنده ي دقت و كيفيت روش ارائه شده است به گونه اي كه مقدار همبستگي تصوير رمز به ميزان 6-10 مي رسد كه در مقايسه با روش هاي ديگر كمترين مقدار را داراست.

Image encryption is a crucial component of data security nowadays. Due to its inherent properties such as sensitivity to initial condition, ergodicity and systematic parametrization chaos systems have been extensively used in image encryption. However, one needs to optimize the chaos for each image being encrypted to provide high quality encryption. Features such as high entropy or low pixel correlation are measures of interest in image encryption. In this paper, we propose a novel technique to optimize a chaos based image encryption algorithm. The image is confused using logistic map as chaos function and diffused by modified Knuth shuffling algorithm. We use the logistic map parameters as encryption key. We then harness TLBO and GSA evolutionary algorithms to speed up the optimization process of these parameters. The optimization method yields parameters that lead to lowest correlation among adjacent pixels or highest entropy. We compare the quality and security of our cryptosystem with some famous image encryption methods in the literature.