Một phương pháp giấu dữ liệu y tế mạnh mẽ dựa trên thuật toán tối ưu nhờ đàn chim hạt và trình đi bộ lượng tử

Neural Computing and Applications - Tập 35 Số 1 - Trang 773-785 - 2023
Bassem Abd-El-Atty1
1Department of Computer Science, Faculty of Computers and Information, Luxor University, Luxor, 85957, Egypt

Tóm tắt

Tóm tắtThông tin y tế đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, trong đó quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu y tế là một vấn đề quan trọng. Sự bảo mật của dữ liệu y tế có thể đạt được bằng cách áp dụng một hoặc nhiều phương pháp mã hóa và giấu dữ liệu. Trong bối cảnh phát triển của máy tính lượng tử, hầu hết các kỹ thuật bảo mật dữ liệu y tế có thể bị tấn công vì cấu trúc của chúng dựa trên các mô hình toán học. Hầu hết dữ liệu y tế có tuổi thọ dài hơn 25 năm. Do đó, việc thiết kế một kỹ thuật giấu dữ liệu y tế mới có khả năng chịu đựng các cuộc tấn công có thể xảy ra từ các thiết bị lượng tử hoặc số là một vấn đề quan trọng. Trong bài viết này, chúng tôi mong muốn trình bày một chiến lược giấu ảnh y tế mới dựa trên trình đi bộ lượng tử, hệ thống hỗn loạn và thuật toán tối ưu nhờ đàn chim hạt. Một hệ thống hỗn loạn 3 chiều và trình đi bộ lượng tử được sử dụng để vận hành thuật toán tối ưu nhờ đàn chim hạt, trong đó chuỗi vận tốc được tạo ra được sử dụng để thay thế dữ liệu bí mật và chuỗi vị trí được sử dụng để chọn vị trí nào trong ảnh chứa sẽ được sử dụng để chứa dữ liệu bí mật đã được thay thế. Khả năng tải trọng của cơ chế được đề xuất là 2 bit trên 1 byte, và giá trị trung bình cho PSNR là 44.1, đủ lớn để mắt thường không thể phân biệt sự khác biệt giữa ảnh chứa và ảnh đã được giấu.

Từ khóa

#bảo mật dữ liệu y tế; phương pháp giấu dữ liệu; thuật toán tối ưu nhờ đàn chim hạt; trình đi bộ lượng tử; hệ thống hỗn loạn

Tài liệu tham khảo

Yaqoob I, Salah K, Jayaraman R, Al-Hammadi Y (2021) Blockchain for healthcare data management: opportunities, challenges, and future recommendations. Neural Comput Appl

Ali Z, Imran M, Shoaib M (2021) An IoT-based smart healthcare system to detect dysphonia. Neural Comput Appl

Lakshmi C, Thenmozhi K, Rayappan JBB, Rajagopalan S, Amirtharajan R, Chidambaram N (2020) Neural-assisted image-dependent encryption scheme for medical image cloud storage. Neural Comput Appl 33:6671–6684

Elhoseny M, Shankar K, Lakshmanaprabu SK, Maseleno A, Arunkumar N (2018) Hybrid optimization with cryptography encryption for medical image security in internet of things. Neural Comput Appl 32:10979–10993

Arısoy MV (2022) LZW-CIE: a high-capacity linguistic steganography based on LZW char index encoding. Neural Comput Appl

Loan NA, Parah SA, Sheikh JA, Akhoon JA, Bhat GM (2017) Hiding electronic patient record (EPR) in medical images: a high capacity and computationally efficient technique for e-healthcare applications. J Biomed Inform 73:125–136

Ogundokun RO, Abikoye OC (2021) A safe and secured medical textual information using an improved LSB image steganography. Int J Digit Multimed Broadcast 2021:1–8

Stoyanov B, Stoyanov B (2020) BOOST: medical image steganography using nuclear spin generator. Entropy 22:501

Liao X, Yin J, Guo S, Li X, Sangaiah AK (2018) Medical JPEG image steganography based on preserving inter-block dependencies. Comput Electr Eng 67:320–329

Ambika Biradar RL (2019) Secure medical image steganography through optimal pixel selection by EH-MB pipelined optimization technique. Health Technol 10:231–247

Karaboga D, Basturk B (2008) On the performance of artificial bee colony (ABC) algorithm. Appl Soft Comput 8:687–697

Poli R, Kennedy J, Blackwell T (2007) Particle swarm optimization. Swarm Intell 1:33–57

Dorigo M, Birattari M, Stutzle T (2006) Ant colony optimization. IEEE Comput Intell Mag 1:28–39

Alrefai N, Ibrahim O (2022) Optimized feature selection method using particle swarm intelligence with ensemble learning for cancer classification based on microarray datasets. Neural Comput Appl 34:13513–13528

Mohsin AH, Jasim AN, Shareef AH, Zaidan AA, Zaidan BB, Albahri OS, Albahri AS, Alsalem MA, Mohammed KI, Nidhal S, Jalood NS (2019) New method of image steganography based on particle swarm optimization algorithm in spatial domain for high embedding capacity. IEEE Access 7:168994–169010

Nipanikar S, Deepthi VH, Kulkarni N (2018) A sparse representation based image steganography using particle swarm optimization and wavelet transform. Alex Eng J 57:2343–2356

Muhuri PK, Ashraf Z, Goel S (2020) A novel image steganographic method based on integer wavelet transformation and particle swarm optimization. Appl Soft Comput 92:106257

Luo Y, Ouyang X, Liu J, Cao L, Zou Y (2022) An image encryption scheme based on particle swarm optimization algorithm and hyperchaotic system. Soft Comput

Jaradat A, Taqieddin E, Mowafi M (2021) A high-capacity image steganography method using chaotic particle swarm optimization. Secur Commun Netw 2021:1–11

Wang S, Peng Q, Du B (2022) Chaotic color image encryption based on 4d chaotic maps and DNA sequence. Opt Laser Technol 148:107753

Abd-El-Atty B, ElAffendi M, El-Latif AAA (2022) A novel image cryptosystem using gray code, quantum walks, and henon map for cloud applications. Complex Intell Syst

El-Latif AAA, Abd-El-Atty B, Hossain MS, Rahman MA, Alamri A, Gupta BB (2018) Efficient quantum information hiding for remote medical image sharing. IEEE Access 6:21075–21083

Venegas-Andraca SE (2012) Quantum walks: a comprehensive review. Quant Inf Process 11:1015–1106

El-Latif AAA, Iliyasu AM, Abd-El-Atty B (2021) An efficient visually meaningful quantum walks-based encryption scheme for secure data transmission on IoT and smart applications. Mathematics 9:3131

Abd-El-Atty B, Iliyasu AM, Alaskar H, El-Latif AAA (2020) A robust quasi-quantum walks-based steganography protocol for secure transmission of images on cloud-based e-healthcare platforms. Sensors 20:3108

Abd-El-Atty B, El-Latif AAA, Venegas-Andraca SE (2019) An encryption protocol for NEQR images based on one-particle quantum walks on a circle. Quant Inf Process 18:1

Li L, El-Latif AAA, Jafari S, Rajagopal K, Nazarimehr F, Abd-El-Atty B (2022) Multimedia cryptosystem for IoT applications based on a novel chaotic system around a predefined manifold. Sensors 22:334

Li Z, He Y (2018) Steganography with pixel-value differencing and modulus function based on PSO. J Inf Secur Appl 43:47–52

SIPI (2022) Sipi image database—misc. Accessed on March 28

MedPix (2022) The national library of medicine presents medpix. Accessed on 2022 April 01

Alanezi A, Abd-El-Atty B, Kolivand H, El-Latif AAA, El-Rahiem BA, Sankar S, Khalifa HS (2021) Securing digital images through simple permutation-substitution mechanism in cloud-based smart city environment. Secur Commun Netw 2021:1–17

Li P, Liu X (2018) A novel quantum steganography scheme for color images. Int J Quant Inf 16:1850020

Zhou R-G, Luo J, Liu X, Zhu C, Wei L, Zhang X (2018) A novel quantum image steganography scheme based on LSB. Int J Theor Phys 57:1848–1863

EL-Latif AAA, Abd-El-Atty B, Venegas-Andraca SE (2019) A novel image steganography technique based on quantum substitution boxes. Opt Laser Technol 116:92–102