28071

ارايه¬ي يك الگوريتم جديد رمزنگاري تصاوير پزشكي با الهام از رفتار شبه¬تصادفي و آشوبگون دريچه¬هاي يوني

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي

1397

1401/08/02

سيد حجت سبزپوشان

ابوذر غفاري

دانشكده مهندسي برق

باتوجه به گسترش فن¬آوري¬هاي شبكه و اينترنت، انتقال داده¬هاي پزشكي بگونه¬ي امن و سريع از اهميت زيادي برخوردار است. امروزه تصاوير ديجيتال پزشكي ابزار مهمي در تشخيص مي¬باشد، بنابراين محرمانه بودن اطلاعات، در تصاوير پزشكي بسيار مهم است. يك روش كارآمد براي حفظ محرمانگي، رمزنگاري است. در اين پژوهش رمزنگاري، با الهام از رفتار شبه¬تصادفي و آشوب¬گون دريچه¬هاي يوني ارايه شده¬ است. باز و بسته شدن كانال¬هاي يوني، ولتاژ غشاي سلولي را تحت تاثير قرار مي¬دهد. يك دريچه مي¬تواند كاملا باز و يا كاملا بسته باشد، و يا درحالت¬هاي مياني (كمي باز و يا كمي بسته) قرار گيرد. بدليل تعداد بسيار زياد كانال¬هاي يوني بر روي سطح غشاي سلولي، و تاثير عوامل گوناگون بر روي باز و بسته شدن آن¬ها، تعيين وضعيت دقيق يك تك دريچه بسيار مشكل است، بنابراين ثبت¬هاي جريان¬هاي غشاي سلولي (و يا ثبت¬هاي ولتاژ غشا) در عمل نشان¬دهنده¬ي ميانگين آماري تعداد دريچه¬هاي يوني باز يا بسته مي¬باشد. با توجه به مطالب بالا براي پيش¬بيني حالت باز يا بسته دريچه¬هاي يوني هم مدل¬هاي يقيني و هم مدل¬هاي اتفاقي پيشنهاد شده است. در اين حال به نظر مي¬رسد مدل¬هاي ميانه يعني شبه¬اتفاقي مناسب¬ترين باشند. سيستم-هاي آشوبگونه از ديدگاهي شبه¬تصادفي مي باشند و بنابراين قابل توجيه¬ترين مدل¬ها براي شبيه¬سازي ثبت جريان¬هاي يوني در نورون¬ها بشمار مي آيند. در اين تحقيق با الهام از رفتار آشوبگون باز و بسته شدن دريچه¬هاي يوني، دنباله¬هاي آشوبگونه توليد نموده و از آن¬ها براي رمزنگاري تصاوير پزشكي استفاده مي كنيم. روش پيشنهادي علاوه¬ بر اينكه جديد و براي سارقين ناشناخته است، به استناد معيارهاي مقايسه كه در اين تحقيق استفاده شده است، يعني آنتروپي 7.9969 و NPCR=99.7871 و UACI=34.3961 از امنيت مناسب براي رمزنگاري برخوردار مي باشد. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه روش پيشنهادي از نظر كمتر بودن سرعت رمزنگاري نيز بر روش هاي قبلي برتري دارد.

1401/11/18

A new medical images encrypting method inspired by pseudo random and chaotic dynamics of ionic channels.

10/24/2023 12:00:00 AM

Due to the expansion of network and internet technologies, the transfer of medical data in a safe and fast manner is of great importance. Today, digital medical images are an important tool in diagnosis, so confidentiality of information is very important in medical images. An efficient way to maintain confidentiality is encryption. In this research, cryptography is presented, inspired by the pseudo-random and chaotic behavior of ion valves. The opening and closing of ion channels affects the cell membrane voltage. A valve can be fully open or fully closed, or in intermediate states (slightly open or slightly closed). Due to the large number of ion channels on the surface of the cell membrane, and the effect of various factors on their opening and closing, it is very difficult to determine the exact state of a single valve, so recordings of cell membrane currents (or Membrane voltage recordings) in practice indicate the statistical average of the number of open or closed ion valves. According to the above, both definite models and random models have been proposed to predict the open or closed state of ion valves. In this case, it seems that the median models are the most appropriate. Chaotic systems are quasi-random from a point of view, and therefore they are considered the most justifiable models for simulating the recording of ion currents in neurons. In this research, inspired by the chaotic behavior of opening and closing of ion valves, we produce chaotic sequences and use them to encrypt medical images. In addition to being new and unknown to thieves, the proposed method, based on the comparison criteria used in this research, i.e. entropy 7.9969, NPCR=99.7871, and UACI=34.3961, has adequate security for encryption. The simulation results show that the proposed method is superior to the previous methods in terms of lower encryption speed.

رمزنگاري , تصاوير پزشكي , كانال هاي يوني

Cryptography , medical images , chaos, ion channels

sana ziaei

seyyed hojjat sabzpoushan