Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (한국정보통신학회논문지)

The Korea Institute of Information and Commucation Engineering (한국정보통신학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Efficient Encryption Technique of Image using Packetized Discrete Wavelet Transform

패킷화 이산 웨이블릿 변환을 이용한 영상의 효율적인 암호화 기법

  • Received : 2012.10.10
  • Accepted : 2012.10.29
  • Published : 2013.03.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, we propose a new method which estimates and encrypts significant component of digital image such as digital cinema using discrete wavelet packet transform (DWPT). After analyzing the characteristics of images in spatial and frequency domain, the required information for ciphering an image was extracted. Based on this information an ciphering method was proposed with wavelet transform and packetization of subbands. The proposed algorithm can encrypt images in various robust from selecting transform-level and energy threshold. From analyzing the encryption effect numerically and visually, the optimized parameter for encryption is presented. Without additional analyzing process, one can encrypt efficiently digital image using the proposed parameter. Although only 0.18% among total data is encrypted, the reconstructed image dose not identified. The paketization information of subbands and the cipher key can be used for the entire secret key.

본 논문에서는 이산 웨이블릿 패킷 변환을 이용하여 디지털 시네마와 같은 영상의 중요 성분을 추적하고 암호화하는 새로운 방법을 제안한다. 공간과 주파수 영역에서 영상의 특성을 분석하여 영상을 다루는데 필요한 정보를 얻는다. 얻어진 정보들을 종합하여 웨이블릿 변환과 부대역의 패킷화를 이용한 암호화 방법을 제안한다. 웨이블릿 변환의 레벨과 에너지 값을 선택함으로써 다양한 강도로 암호화가 가능하다. 암호화 효과를 수치 및 시각적으로 분석하여 최적의 파라미터를 제시한다. 따라서 별도의 분석과정 없이 본 논문에서 제시된 파라미터를 이용하여 효율적으로 암호화를 수행할 수 있다. 실험결과를 살펴보면 전체 데이터 중에서 단지 0.18%의 데이터만을 암호화하더라도 객체를 분간할 수 없다. 부대역의 패킷화 정보와 암호화 시 이용한 키를 전체 암호키로 이용할 수 있다.

Keywords

References

  1. W. Staliings, Cryptography and Network Security, Principles and Practice, Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 1999.
  2. R. M. Rao and A. S. Bopardikar, Wavelet Transforms, Introduction to Theory and Application, Addison-Wesley, Reading, 1998.
  3. Edited by Martin Boliek, JPEG 2000 Final Draft International Standard, ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 1, 2000.
  4. L. Qiao and K. Nahrstedt, "Comparison of MPEG Encryption Algorithms", International Journal on Computer and Graphics(Special Issue on Data Security in Image Communication and Networks), Vol. 22, No. 3, pp. 437-444, 1998.
  5. A. M. Alattar, et al., "Improved Selective Encryption Techniques for Secure Transmission of MPEG Video Bit-streams", ICIP'99, pp. --, 1999.
  6. C. Shi and B. Bhargava, "A Fast MPEG Video Encryption Algorithm", Proc. Of ACM Multimedia 1998, pp. 81-88, 1998.
  7. H. Chaeng and X. Li, "Partial Encryption of Compressed Images and Videos", IEEE Trans, on Signal Processing, Vol. 48, No. 8, pp. 2439-2451, Aug. 2000. https://doi.org/10.1109/78.852023
  8. A. Pommer and A. uhl, "Wavelet Packet Methods for Multimedia Compression and Encryption", IEEE Pacific Rim Conf. On Communications, Computers, and Signal Processing, pp. 1-4, 2001.
  9. A. Pommer and A. Uhl, "Selective Encryption of Wavelet Packet Subband Structures for Obscured Transmission of Visual Data", IEEE Benerux Signal Processing Symposium, pp. 25-28, 2002.
  10. X. Wu and P. W. Moo, "Joint Image/Video Compression and Encryption via High-Order Conditional Entropy Coding of Wavelet Coefficients", Int'l Conference on Multimedia Computing and Systems, pp. 908-912, 1999.
  11. P. P. Dang and P. M. Chau, "Image Encryption for Secure Internet Multimedia Applications", IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol. 46, No. 3, pp. 395-403, Aug. 2000. https://doi.org/10.1109/30.883383
  12. M. Podesser, H. P. Schmidt, and A. Uhl, "Selective Bitplane Encryption for Secure Transmission of Image Data in Mobile Environments", Proc. 5th Nordic Signal Processing Symposium, 2002.
  13. T. Uehara and R. Safavi-Naini, "Attacking and Mending Arithmetic Coding Entropy Schemes", Proc. Of Australian Science Conference, pp. 408-419, Jan. 1999.
  14. 박성호, 최현준, 서영호, 김동욱, "DCT-기반 영상/비디오 보안을 위한 암호화 기법 및 하드웨어 구현", 대한전자공학회, 전자공학회논문지-SP 302, pp. 27-36, 2005. 3.
  15. 이호준, 이형준, "디지털 영상 감시 시스템의 영상 데이터 암호화", 한국통신학회, 한국통신학회논문지 32(12), pp. 457-462, 2007. 12.
  16. G. J. Sullivan and R. L. Baker, "Efficient Quadtree coding of images and videos", IEEE Trans. on Signal Processing, Vol. 3, pp. 327-331, May 1994.
  17. 한국정보보호센터, 128비트 블록 암호알고리즘 (SEED) 개발 및 분석 보고서, 12. 1998.

Cited by

  1. A New Image Encryption Method using Quad-tree based Fresnelet Transform vol.19, pp.12, 2015, https://doi.org/10.6109/jkiice.2015.19.12.2933
  2. 암호화와 감사 로깅에서 보안 요건 정의 연구 vol.19, pp.9, 2013, https://doi.org/10.9708/jksci.2014.19.9.085
  3. 쿼드트리 분할 기술을 이용한 컬러 영상 암호화 기술 vol.20, pp.6, 2013, https://doi.org/10.12673/jant.2016.20.6.625