👨🏿‍🏫 🍊 🧘🏼 वर्गीकृत दृश्य जानकारी के पृथक्करण की योजना ✍🏾 🏇🏽 👨🏾

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दृश्य क्रिप्टोग्राफी [1] पहली बार मोनी नोर और आदि शमीर द्वारा 1994 [3] में पेश की गई थी। इसका उपयोग छवि के रूप में प्रस्तुत छवि या पाठ को एन्क्रिप्ट करने के लिए किया जाता है। दृश्य क्रिप्टोग्राफी मॉडल का मुख्य विचार मूल छवि को कई एन्क्रिप्टेड ("छाया" चित्र, छाया चित्र) में विभाजित करना है, जिनमें से प्रत्येक मूल छवि के बारे में कोई जानकारी नहीं देता है, शायद, इसका आकार (छवि एक ला है "सफेद शोर" )। जब एन्क्रिप्ट की गई छवियां एक-दूसरे पर आरोपित होती हैं, तो आप मूल छवि प्राप्त कर सकते हैं। इस प्रकार, डिकोडिंग के लिए विशेष ज्ञान, उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग या यहां तक कि एक कंप्यूटर की आवश्यकता नहीं होती है (यदि आप पारदर्शी फिल्मों पर छाया चित्र प्रिंट करते हैं)। कंप्यूटर सिस्टम में इस एल्गोरिथ्म का उपयोग करने के मामले में, आप तार्किक संचालन और, या, XOR (या ग्राफिक्स एडिटर में उच्च स्तर की पारदर्शिता स्थापित करके) का उपयोग करके छवि के सभी हिस्सों को एक-दूसरे पर सुपरइम्पोज कर सकते हैं। इस तकनीक में इस तथ्य के कारण क्रिप्टोग्राफिक स्थिरता है कि मूल छवि को कई सिफर छवियों में विभाजित करते समय, यह यादृच्छिक रूप से होता है।

चित्र 1. संभावित पिक्सेल में (2, 2) गुप्त आदान-प्रदान की योजना है

ऐसी तकनीकों का अनुप्रयोग प्रतिलिपि संरक्षण और प्रमाणीकरण (कॉपीराइट, वॉटरमार्किंग ) है, जो इलेक्ट्रॉनिक वोटिंग को रिमोट वोटिंग, वित्तीय दस्तावेजों के एन्क्रिप्शन, एक्सेस कीज़ के प्रबंधन और पासवर्ड साझा करने के लिए ट्रैक करता है।

दृश्य क्रिप्टोग्राफी एल्गोरिथ्म

नोर और शमीर ने गुप्त विनिमय की एक ( के, एन ) -विशिष्ट योजना का प्रदर्शन किया, जहां छवि को एन भागों में विभाजित किया गया था, ताकि किसी भी k भागों के साथ कोई भी इसे डिक्रिप्ट कर सके, जबकि कोई भी k-1 भाग नहीं देता था मूल छवि की सामग्री के बारे में कोई जानकारी नहीं। जब सभी k भागों को एक-दूसरे पर आरोपित किया जाता है, तो हम मूल छवि [3] देखेंगे।

मूल काले और सफेद छवि को n भागों में विभाजित करने के लिए, छवि में प्रत्येक पिक्सेल को कई छोटे भागों ( उप-प्रकार ) के रूप में दर्शाया गया है। सफेद और काले भागों की संख्या हमेशा समान होती है। यदि पिक्सेल को दो भागों में विभाजित किया जाता है, तो यह एक सफेद और एक काला ब्लॉक निकलता है। यदि पिक्सेल को चार समान भागों में विभाजित किया जाता है, तो हमें दो सफेद और दो काले ब्लॉक मिलते हैं।

गुप्त विनिमय की योजना (2, 2) पर विचार करें, अर्थात मूल छवि को दो छाया चित्रों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक सफेद शोर की एक छवि है, लेकिन जब सुपरिम्पोज्ड मूल छवि देते हैं। मूल छवि के प्रत्येक पिक्सेल को चार भागों में विभाजित किया जाएगा, इसलिए यदि मूल छवि का आकार M × N था , तो छाया चित्रों का आकार 2M × 2N होगा ।

चित्र 1 दिखाता है कि चार भागों में विभाजित एक पिक्सेल में छह अलग-अलग अवस्थाएँ हो सकती हैं।

यदि पहली परत के पिक्सेल में एक स्थिति होती है, तो दूसरी परत पर पिक्सेल, बदले में, दो स्थिति हो सकती है: पहली परत के पिक्सेल के समान या उल्टा। यदि भाग 2 का पिक्सेल भाग 1 के पिक्सेल के समान है, तो दोनों छाया चित्रों को ओवरलैप करके प्राप्त पिक्सेल आधा सफेद और आधा काला होगा। ऐसे पिक्सेल को ग्रे या खाली कहा जाता है। यदि भाग 1 और भाग 2 के पिक्सेल विपरीत हैं, तो ओवरले से उत्पन्न पिक्सेल पूरी तरह से काला हो जाएगा। इसकी जानकारी होगी।

आइए हम योजना (2, 2) के लिए प्रारंभिक छवि के लिए छाया चित्र प्राप्त करने की प्रक्रिया का वर्णन करते हैं: मूल छवि के प्रत्येक पिक्सेल के लिए, पहली छाया छवि के लिए , चित्र 1 में दिखाए गए छह संभावित पिक्सेल राज्यों में से एक को यादृच्छिक रूप से चुना गया है। दूसरी छाया छवि का पिक्सेल राज्य समान या सममित चयनित है। पहले "छाया" की पिक्सेल स्थिति यह निर्भर करती है कि यह मूल छवि में क्रमशः एक सफेद या काला पिक्सेल था। इसी तरह से, कोई भी गुप्त एक्सचेंज [3] की किसी भी ( के, एन ) दृश्य योजना का निर्माण कर सकता है।

सैद्धांतिक रूप से, इस एल्गोरिथ्म का उपयोग नेटवर्क पर सुरक्षित संदेश भेजने के लिए प्रभावी रूप से किया जा सकता है यदि संभव संदेशों का सेट बहुत बड़ा नहीं है (उदाहरण के लिए, कई अलग-अलग अलार्म)। इस तरह के एक विनिमय को लागू करें।

मान लीजिए कि संदेश स्रोत की तरफ जोड़ी (छवि 1) से केवल पहली छाया चित्र हैं, और संदेश रिसीवर की तरफ - छाया चित्र (छवि 2) की जोड़ी से केवल सभी दूसरी छवियां हैं। प्रत्येक छाया की छवि पूरी तरह से यादृच्छिक है और, अगर यह व्यक्तिगत रूप से एक हमलावर के हाथों में आती है (एक जोड़ी से दूसरी छवि के बिना), कोई जानकारी प्रदान नहीं करता है। 1 छाया चित्र 1 में से एक प्राप्त होने पर, रिसीवर अपने सेट से छवियों पर क्रमिक रूप से इसे सुपरम्यूज़ करता है और पहले शब्दार्थ लोड किए गए छवि संदेश (संदेश स्रोत से आने वाला एक विशिष्ट अलार्म संकेत) को पाता है।

एल्गोरिथ्म के Matlab कार्यान्वयन

Matlab- फ़ंक्शन जो स्रोत बाइनरी छवि को दो छाया "माथे" में अलग-अलग करता है, 4 का उपयोग करके (संभव 6 में से, अंजीर। 6 देखें) पिक्सेल राज्यों में निम्न रूप होगा:

function [S1,S2] =getShdwImg(Img) %    S1  S2     (Img) % %     [m,n] = size(Img); %       :) S1= zeros(2*m,2*n); S2= zeros(2*m,2*n); %      -   . 1 % : for i=1:m-1 for j=1:n-1 r = randi(4); if(Img(i,j)==1) switch r case 1, S1(2*i,2*j)=1; S1(2*i+1,2*j)=1; S1(2*i,2*j+1)=0; S1(2*i+1,2*j+1)=0; S2(2*i,2*j)=1; S2(2*i+1,2*j)=1; S2(2*i,2*j+1)=0; S2(2*i+1,2*j+1)=0; case 2, S1(2*i,2*j)=0; S1(2*i+1,2*j)=0; S1(2*i,2*j+1)=1; S1(2*i+1,2*j+1)=1; S2(2*i,2*j)=0; S2(2*i+1,2*j)=0; S2(2*i,2*j+1)=1; S2(2*i+1,2*j+1)=1; case 3, S1(2*i,2*j)=0; S1(2*i+1,2*j)=1; S1(2*i,2*j+1)=1; S1(2*i+1,2*j+1)=0; S2(2*i,2*j)=0; S2(2*i+1,2*j)=1; S2(2*i,2*j+1)=1; S2(2*i+1,2*j+1)=0; case 4, S1(2*i,2*j)=1; S1(2*i+1,2*j)=0; S1(2*i,2*j+1)=0; S1(2*i+1,2*j+1)=1; S2(2*i,2*j)=1; S2(2*i+1,2*j)=0; S2(2*i,2*j+1)=0; S2(2*i+1,2*j+1)=1; end else switch r case 1, S1(2*i,2*j)=1; S1(2*i+1,2*j)=1; S1(2*i,2*j+1)=0; S1(2*i+1,2*j+1)=0; S2(2*i,2*j)=0; S2(2*i+1,2*j)=0; S2(2*i,2*j+1)=1; S2(2*i+1,2*j+1)=1; case 2, S1(2*i,2*j)=0; S1(2*i+1,2*j)=0; S1(2*i,2*j+1)=1; S1(2*i+1,2*j+1)=1; S2(2*i,2*j)=1; S2(2*i+1,2*j)=1; S2(2*i,2*j+1)=0; S2(2*i+1,2*j+1)=0; case 3, S1(2*i,2*j)=0; S1(2*i+1,2*j)=1; S1(2*i,2*j+1)=1; S1(2*i+1,2*j+1)=0; S2(2*i,2*j)=1; S2(2*i+1,2*j)=0; S2(2*i,2*j+1)=0; S2(2*i+1,2*j+1)=1; case 4, S1(2*i,2*j)=1; S1(2*i+1,2*j)=0; S1(2*i,2*j+1)=0; S1(2*i+1,2*j+1)=1; S2(2*i,2*j)=0; S2(2*i+1,2*j)=1; S2(2*i,2*j+1)=1; S2(2*i+1,2*j+1)=0; end end end end

getShdwImg फ़ंक्शन मूल छवि को विभाजित करता है जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1, एकमात्र अंतर यह है कि मतलाब द्विआधारी छवियों में, छवि के काले पिक्सेल शून्य के बराबर हैं, और सफेद वाले क्रमशः, एक के बराबर हैं।
नीचे मैटलैब स्क्रिप्ट कोड है जो वर्गीकृत दृश्य जानकारी को अलग करने के लिए एल्गोरिदम के संचालन को दर्शाता है।

 close all %   RGB-      biImg = imread('nordavind_logo.jpg'); biImg = rgb2gray(biImg); level = graythresh(biImg); %     (Otsu) biImg = im2bw(biImg,level); %     figure(1) imshow(biImg); title(['Original binary image']); %     [S1,S2] =getShdwImg(biImg); %     figure(2) imshow(S1); title(['Shadow image S1']); % figure(3) imshow(S2); title(['Shadow image S2']); %          %   figure(4) % imshow(or(S1, S2)); % imshow(and(S1,S2)); imshow(~xor(S1, S2)); %  “~”(NOT) ,       ,    title(['Superimposed image']);

परिणाम

नीचे मूल "गुप्त" छवि को एन्कोडिंग और डिकोड करने के संचालन के परिणाम हैं। मूल छाया चित्रों से प्राप्त संयोजन के विभिन्न संचालन पर विचार किया जाता है: XOR (छवि 6), और (चित्र 7) और या (चित्र 8) का उपयोग करना।

चित्र 2. मूल छवि

चित्र 3. छवि को b / w में परिवर्तित करने के बाद

चित्र 4. छाया चित्र 1

चित्र 5. छाया चित्र 2

चित्र 6. रिजल्ट नॉट (XOR (S1, S2))

चित्रा 7. और (एस 1, एस 2) के लिए परिणाम

चित्रा 8. या (एस 1, एस 2) के लिए परिणाम

निष्कर्ष

वर्गीकृत जानकारी साझा करने के लिए ( k, n ) -विशिष्ट योजना क्रिप्टोग्राफिक है जब तक कि छवि के कुछ हिस्से हमलावर के हाथों में नहीं आते। यदि k भागों से कम इंटरसेप्टेड हैं, तो मूल छवि का डिक्रिप्शन असंभव है।
अगर इस प्रणाली का उपयोग करने की प्रक्रिया में ब्लॉक में पिक्सेल तोड़ने का एक यादृच्छिक दृष्टिकोण पूरी तरह से सम्मानित है, तो दृश्य क्रिप्टोग्राफी पूर्ण विश्वसनीयता और गोपनीयता प्रदान करती है।
दृश्य क्रिप्टोग्राफी के लिए क्लासिक एल्गोरिथ्म को यहां माना गया था। आज, इस एल्गोरिथ्म के कई बेहतर मॉडल हैं, उदाहरण के लिए, रंग छवियों को एन्कोडिंग के लिए [4, 6], या योजनाएं जहां सफेद शोर के रूप में छाया चित्रों के बजाय, शब्दार्थ रूप से महत्वपूर्ण छवियों का उपयोग किया जाता है [5], साथ ही साथ दृश्य आधारित क्रिप्टोकरेंसी योजनाएं भी। स्टेग्नोग्राफ़ी तकनीशियन [2, 7]।

संदर्भ

1. en.wikipedia.org/wiki/Visual_cryptography
2. ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%B3%D0%B0%B0%D0%B0%B0%B0%BE%D0%B0%D1%80%D0%B0 % D1% 84% D0% B8% D1% 8F
3. एम। नोर और ए। शमीर। दृश्य क्रिप्टोग्राफी EUROCRYPT'94 में। - स्प्रिंगर-वेरलाग बर्लिन, 1995।
4. डी। जिन, डब्ल्यूक्यू यान और एमएस कंकनहल्ली। प्रगतिशील रंग दृश्य क्रिप्टोग्राफी। इलेक्ट्रॉनिक इमेजिंग के जर्नल में, 2005. - वॉल्यूम। १४, अंक ३।
5. फेंग लियू और चुआनकुन वू। विस्तारित दृश्य क्रिप्टोग्राफी योजनाओं को एंबेडेड। - चीन, 2006।
6. YC हो। रंगीन छवियों के लिए दृश्य क्रिप्टोग्राफी। पैटर्न मान्यता में, 2003।
7. रितेश मुखर्जी, नबीन घोषाल। स्टेग्नोग्राफ़ी आधारित दृश्य क्रिप्टोग्राफ़ी। - बर्लिन: स्प्रिंगर-वेरलाग, 2013।

वर्गीकृत दृश्य जानकारी के पृथक्करण की योजना

दृश्य क्रिप्टोग्राफी एल्गोरिथ्म

एल्गोरिथ्म के Matlab कार्यान्वयन

परिणाम

निष्कर्ष

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