Intercambio Seguro de Imágenes Médicas Mediante Criptografía Visual Extendida
DOI:
https://doi.org/10.17488/RMIB.43.2.5Palabras clave:
Imágenes DICOM, criptografía visual, seguridad de la información, desplazamiento circular, sustitución de bits menos significativosResumen
La seguridad de imágenes médicas está incrementando su importancia para preservar la integridad y la confidencialidad de la información (datos médicos), frente a usuarios malintencionados dada su importancia en el diagnóstico oportuno y acertado. En este contexto, se han desarrollado varias técnicas para proteger las imágenes médicas, como el cifrado, la ocultación de datos, el etiquetado de imágenes, la aplicación de algoritmos Hash, etc. Este trabajo propone una técnica para cifrar imágenes médicas añadiendo los metadatos dentro de una imagen de cubierta, basada en la criptografía visual extendida, así como la inclusión de una función tipo Hash para comprobar la integridad de la imagen y los metadatos una vez estos sean recuperados. El método propuesto en este trabajo se implementa utilizando imágenes médicas con una resolución en escala de grises de [0,4095] es decir una profundidad de 12 bits/píxel e imágenes en color con 24 bits/píxel de profundidad. Los resultados experimentales demuestran la eficacia del método propuesto en la tarea de transmisión segura de imágenes médicas permitiendo una mayor capacidad de ocultamiento, una menor distorsión en la calidad visual de la imagen con los datos médicos ocultos, así como un medio para comprobar la integridad de los datos enviados, en comparación con los artículos publicados.
Descargas
Citas
National Electrical Manufacturers Association. DICOM Security [Internet]. DICOM Digital Imaging and Communication in Medicine; 2019. Available from: https://www.dicomstandard.org/using/security
Coatrieux G, Quantin C, Montagner J, Fassa M, et al. Watermarking medical images with anonymous patient identification to verify authenticity. Stud Health Technol Inform [Internet]. 2008;136:667-672. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18487808/
Qasim AF, Meziane F, Aspin R. Digital watermarking: Applicability for developing trust in medical imaging workflows state of the art review. Comput Sci Rev [Internet]. 2018;27:45–60. Available from: https://doi.org/10.1016/j.cosrev.2017.11.003
Mousavi SM, Naghsh A, Abu-Bakar SAR. Watermarking Techniques used in Medical Images: a Survey. J Digit Imaging [Internet]. 2014;27(6):714–729. Available from: https://doi.org/10.1007/s10278-014-9700-5
Cedillo-Hernandez M, Cedillo-Hernandez A, Nakano-Miyake M, Perez-Meana H. Improving the management of medical imaging by using robust and secure dual watermarking. Biomed Signal Process Control [Internet]. 2020;56:101695. Available from: https://doi.org/10.1016/j.bspc.2019.101695
Mirsky Y, Mahler T, Shelef I, Elovici Y. CT-GAN: malicious tampering of 3D medical imagery using deep learning. In: Proceedings of the 28th USENIX Conference on Security Symposium [Internet]. Santa Clara, CA; 2019:461-478. Available from: https://doi.org/10.48550/arXiv.1901.03597
Stallings W. Cryptography and network security: Principles and practice [Internet]. New York: Prentice Hall; 2011. 719p. Available from: http://pozi.omsu.ru/docs/docs/stallings.pdf
Medina Velandia LN. Criptografía y mecanismos de seguridad [Internet]. Bogotá: Fundación Universitaria del Área Andina; 2017. 141p. Available from: https: //digitk.areandina.edu.co/handle/areandina/1423
Blackledge J, Bezobrazov S, Tobin P, Zamora F. Cryptography using evolutionary computing. In: 24th IET Irish Signals and Systems Conference (ISSC 2013) [Internet]. Letterkenny: Institution of Engineering and Technology; 2013:1-8. Available from: https://doi.org/10.1049/ic.2013.0029
Diffie W, Hellman M. New directions in cryptography. Secure communications and asymmetric cryptosystems. IEEE Trans Inf Theory [Internet]. 1976;22(6):644-654. Available from: https://doi.org/10.1109/TIT.1976.1055638
Menezes AJ, van Oorschot PC, Vanstone SA. Handbook of Applied Cryptography [Internet]. Boca Raton: CRC press; 2018. 810p. Available form: https://doi.org/10.1201/9780429466335
Naor M, Shamir A. Visual cryptography. In: De Santis A (eds). EUROCRYPT'94. EUROCRYPT 1994. Lecture Notes in Computer Science, vol 950 [Internet]. Berlin: Springer; 1994:1-12. Available from: https://doi.org/10.1007/BFb0053419
Olvera-Martinez L, Jimenez-Borgonio T, Frias-Carmona T, Abarca-Rodriguez M, et al. First SN P visual cryptographic circuit with astrocyte control of structural plasticity for security applications. Neurocomputing [Internet]. 2021;457(7):67–73. Available from: https://doi.org/10.1016/j.neucom.2021.05.057
Morkel T, Eloff J, Olivier M. An overview of image steganography. In: Eloff JHP, Labuschagne L, Eloff MM, Venter HS (eds). Proceedings of the ISSA 2005 New Knowledge Today Conference [Internet]. Pretoria: ISSA; 2005. 1–11p. http://icsa.cs.up.ac.za/issa/2005/Proceedings/Full/098_Article.pdf
Cox IJ, Pakura G, Sheel M. Information Transmission and Steganography. In: Barni M, Cox I, Kalker T, Kim HJ (eds). Digital Watermarking. IWDW 2005. Lecture Notes in Computer Science, vol 3710 [Internet]. Siena, Itlay: Springer; 2005. 15-17. Available from: https://doi.org/10.1007/11551492_2
Wu X, Qiao T, Chen Y, Xu M, et al. Sign steganography revisited with robust domain selection. Signal Process [Internet]. 2022;196:108522. Available from: https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2022.108522
Yousefi Valandar M, Ayubi P, Jafari Barani M, Yosefnezhad Irani B. A chaotic video steganography technique for carrying different types of secret messages. J Inf Secur Appl [Internet]. 2022;66:103160. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jisa.2022.103160
Vinothkanna R. A secure steganography creation algorithm for multiple file formats. J Innov Image Process [Internet]. 2019;1(01):20–30. Available from: https://doi.org/10.36548/jiip.2019.1.003
Gupta A, Goyal A, Bhushan B. Information Hiding Using Least Significant Bit Steganography and Cryptography. Int J Mod Educ Comput Sci [Internet]. 2012;4(6):27–34. Available from: https://doi.org/10.5815/ijmecs.2012.06.04
Dhiman K, Kasana SS. Extended visual cryptography techniques for true color images. Comput Electr Eng [Internet]. 2018;70:647-658. Available from: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2017.09.017
Maurya R, Kannojiya AK, Rajitha B. An Extended Visual Cryptography Technique for Medical Image Security. In: 2020 2nd Int Conf on Innov Mech for Ind App (ICIMIA) [Internet]. Bangalore, India: IEEE; 2020: 415-421. Available from: https://doi.org/10.1109/ICIMIA48430.2020.9074910
Omari AH, Al-Kasasbeh BM, Al-Qutaish RE, Muhairat MI. A new cryptographic algorithm for the real time applications. In: Zaharim A, Mastorakis N, Gonos I (eds). Proceedings of the 7th WSEAS international conference on Information security and privacy [Internet]. Cairo, Egypt; World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS). 2008: 33–38. Available from: https://dl.acm.org/doi/10.5555/1576645.1576651
Schneier B. Applied Cryptography [Internet]. Indianapolis: John Wiley & Sons; 1996. 784p. Available from: https://www.schneier.com/ books/applied-cryptography/
Horé A, Ziou D. Image Quality Metrics: PSNR vs. SSIM. 20th Int Conf on Pat Rec [Internet]. Istanbul, Turkey; IEEE. 2010: 2366-2369. Available from: https://doi.org/10.1109/ICPR.2010.579.
Sara U, Akter M, Uddin MS. Image Quality Assessment through FSIM, SSIM, MSE and PSNR-A Comparative Study. J Comput Commun [Internet]. 2019;7(3):8-18. Available from: https://doi.org/10.4236/jcc.2019.73002
Wang Z, Bovik AC, Sheikh HR, Simoncelli EP. Image quality assessment: from error visibility to structural similarity. IEEE Trans Image Process [Internet]. 2004;13(4):600-612. Available from: https://doi.org/10.1109/TIP.2003.819861
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 Revista mexicana de ingeniería biomédica.
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Una vez que el artículo es aceptado para su publicación en la RMIB, se les solicitará al autor principal o de correspondencia que revisen y firman las cartas de cesión de derechos correspondientes para llevar a cabo la autorización para la publicación del artículo. En dicho documento se autoriza a la RMIB a publicar, en cualquier medio sin limitaciones y sin ningún costo. Los autores pueden reutilizar partes del artículo en otros documentos y reproducir parte o la totalidad para su uso personal siempre que se haga referencia bibliográfica al RMIB. No obstante, todo tipo de publicación fuera de las publicaciones académicas del autor correspondiente o para otro tipo de trabajos derivados y publicados necesitaran de un permiso escrito de la RMIB.
