Transfert sécurisé d’images médicales par codage conjoint: cryptage sélectif par AES en mode par flot OFB et compression JPEG
Safe Transfert of Medical Images by Conjoined Coding : Selective Encryption by AES Using the Stream Cipher Mode OFB and JPEG Compression
OPEN ACCESS
The traffic of digital images has increased rapidly in the wide networks. The protection of this kind of data becomes important for many reasons such as confidentiality, obscurity and security. Nowadays, the most important engine to provide confidentiality is encryption. Therefore, the classical and modern ciphers are not suitable for such huge quantity of data in real-time environment. Selective encryption (SE) is an approach to encode a portion of the data in order to reduce computational requirements and to provide a proportional privacy. This paper presents a new method of partial or selective encryption for JPEG images. It is based on encoding of some Huffman bitstream with AES cipher. The proposed method results in a significant reduction in encrypting and decrypting processing time, provides a constant bit rate and keeps the JPEG bitstream compliance.
Résumé
Le trafic des images numériques augmente rapidement sur les réseaux. La protection des données numériques, et en particulier les images médicales, devient importante pour de nombreuses raisons telles que la confidentialité et l'intégrité. Actuellement, la façon la plus répandue de répondre au problème de la confidentialité est le cryptage. Cependant, les algorithmes classiques et modernes de chiffrement ne sont pas capables de chiffrer une énorme quantité de données dans un environnement en temps réel. Le cryptage sélectif (CS) est une approche qui ne chiffre qu'une partie des données afin de diminuer le temps de calcul tout en assurant une certaine sécurité. Cet article présente une nouvelle méthode de cryptage sélectif pour des images médicales comprimées au format JPEG. Cette méthode est basée sur le cryptage par flot avec AES d'une partie du flux binaire issue du codage par Huffman. Les résultats de la méthode proposée présentent un gain de temps de calcul significatif tout en conservant le taux de compression et le format initial de JPEG.
[1] AES, Announcing the Advanced Encryption Standard. Federal Information Processing Standards Publication, 2001.
[2] AM.M ALATTAR, G.I. AL-REGIB, and S.A. AL-SEMARI, Improved Selective Encryption Techniques for Secure Transmission of MPEG Video Bit-Streams. In ICIP 99, International Conference in Image Processing, IEEE, volume 4, pages 256-260, 1999.
[3] K. CHEN and T.V. RANMABADRAN, Near-Lossless Compression of Medical Images Through Entropy Coded DPCM. IEEE Transactions on Medical Imaging, 3(3):538-548, 1994.
[4] H. CHENG and X. LI, Partial Encryption of Compressed Images and Videos. IEEE Transactions on Signal Processing, 48(8):2439-2451, 2000.
[5] J. DAEMEN and V. RIJMEN, AES Proposal: The Rijndael Block Cipher. Technical report, Proton World Int.1, Katholieke Universiteit Leuven, ESAT-COSIC, Belgium, 2002.
[6] M. VAN DROOGENBROECK and R. BENEDETT, Techniques for a Selective Encryption of Uncompressed and Compressed Images. In Proceedings of Advanced Concepts for Intelligent Vision Systems (ACIVS) 2002, Ghent, Belgium, Sept. 2002.
[7] M. M. FISCH, H. STGNER, and A. UHL, Layered Encryption Techniques for DCT-Coded Visual Data. In European Signal Processing Conference (EUSIPCO) 2004, Vienna, Austria, Sep., 2004.
[8] R.C. GONZALEZ and R.E. WOODS, Digital Image Processing (2nd Edition). Pearson Education (2002), Elsevier, 2002.
[9] X. LIU and A. ESKICIOGLU, Selective Encryption of Multimedia Content in Distribution Networks: Challenges and New Directions. In IASTED Communications, Internet & Information Technology (CIIT), USA, November, 2003.
[10] R. NORCEN, M. PODESSER, A. POMMER, H.P. SCHMIDT, and A. UHL, Confidential Storage and Transmission of Medical Image Data. Computers in Biology and Medicine, 33:277-292, 2003.
[11] W.B. PENNEBAKER and J.L. MITCHELL, JPEG: Still Image Data Compression Standard. Van Nostrand Reinhold, San Jose, USA, 45, 1993.
[12] A. SAID, Measuring the Strength of Partial Encryption Scheme. In ICIP 2005, IEEE International Conference in Image Processing, Genova, Italy, volume 2, pages 1126-1129, 2005.
[13] L. TANG, Methods for Encrypting and Decrypting MPEG Video Data Efficiently. In ACM Multimedia, pages 219-229, 1996.
[14] J. WEN, M. SEVERA, W. ZENG, M. LUTTRELL, and W. JIN, A format-Compliant Configurable Encryption Framework for Access Control of Video. IEEE Transaction on Circuits and Systems for Video Technology, 12(6):545-557, 2002.
[15] J. YANG, H. CHOI, and T. KIM, Noise Estimation for Blocking Artifacts Reduction in DCT Coded Images. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 10(7), 2000.
[16] W. ZENG and S. LEI, Efficient Frequency Domain Video Scrambling for Content Access Control. In ACM Multimedia, Orlando, FL, USA, pages 285-293, Nov. 1999.