Digital Image Encryption Techniques for Wireless Sensor Networks. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis) Ahmad_Shaheen_-_MS_Thesis_-_g201404320.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

الحفاظ على سرية تخزين و ارسال الصور الرقمية مطلب اساسي في عدة مجالات, مثل استخدام الصور الطبية الخاصة بالمريض و الصور العسكرية و الصور الشخصية المحفوظة على خوادم الشبكة و غيرها العديد من مجالات استخدام الصور الرقمية. هناك العديد من تقنيات تشفير الصور الرقمية التي تم طرحها للحفاظ على امن و سرية الصور الرقمية. تختلف الصور الرقمية في طبيعتها عن الأنواع الأخرى من البيانات مثل النصوص, حيث ان الصور الرقمية تحتوي على كمية أكبر من البيانات, نسبة اعلى من التكرارات في البيانات نفسها, وايضا هناك علاقة ترابط بين محتوى البيانات في الصور الرقمية. في شبكات الاستشعار اللاسلكية, تم طرح العديد من تقنيات تشفير البيانات. ولكن نقطة الاستشعار في شبكة الاستشعار اللاسلكية لها خصائص معينة مثل محدودية قدرات التخزين و المعالجة والطاقة ولهذا فان هذه التقنيات يجب ان تأخذ بعين الاعتبار محدودية قدرات نقاط الاستشعار. و على بالرغم من ذلك, فان معظم تقنيات تشفير البيانات المطروحة غير مناسبة للاستخدام في تشفير الصور الرقمية و ذلك بسبب طبيعة بنية الصورة و حجمها, ولذلك فان هذه التقنيات لا تصلح للاستخدام لتشفير الصور الرقمية في شبكات الاستشعار اللاسلكية. في هذا البحث, تم استخدام تقنيات التحويل DCT و DWT لطرح تقنيات تشفير الصور الرقمية في شبكات الاستشعار اللاسلكية. تم تصميم و تطبيق هذه التقنيات باستخدام Matlab وتمت تجربتها على شبكة الاستشعار اللاسلكية باستخدام نظام التشغيل Contiki والمحاكي الخاص به المسمى ب Cooja . وتم فحص جودة الخوارزميات المطروحة باستخدام عدة مقاييس وهي PSNR و SSIM و تحليل الرسم البياني لتوزيع الالوان و الوقت اللازم لمعالجة و نقل الصور. خوارزمية DCT المطروحة اعطت نتائج جيدة من ناحية ال PSNR و SSIM و الرسم البياني لتوزيع الالوان. اما من ناحية معدل التأخير فان خوارزمية DWT المطروحة اعطت نتائج افضل من خوارزمية DCT المطروحة و يعود ذلك لسبب وجود عمليات حسابية اقل فيها. اما بشكل عام, فان الخوارزمية المطروحة باستخدام نظام التحويل DWT تعد أفضل من خوارزمية DCT المطروحة, وكلاهما كانت نتائجهم مرضية ومتقاربة جدا.

English Abstract

Confidentiality in storing and transmitting images is needed for different fields such as medical, military, online personal albums, confidential communications and video conferencing…etc. Many image encryption techniques are proposed to ensure confidentiality of data. Digital images are different from text data as they have more data, higher data redundancy and correlation between image pixels. In Wireless Sensor Networks (WSN), many encryption techniques are proposed. Sensor nodes have limited resources in memory, energy and processing capabilities. Any proposed technique must consider these limitations. However, most of the proposed techniques are not applicable for digital images due to image structure and size, so the traditional cryptosystems can’t be applied on WSN. In this thesis, the digital images transformation techniques: Discrete Cosine Transform (DCT) and Discrete Wavelet Transform (DWT) are used to propose digital images encryption techniques for WSN. The proposed techniques were implemented using Matlab, and tested on WSN using Contiki OS and its simulator Cooja. Both techniques were tested using several performance metrics such as PSNR, SSIM, Histogram Analysis and End to End Delay. The proposed algorithms provide good results in terms of PSNR, SSIM and histogram analysis. In terms of End to End delay and Energy consumption the proposed DWT algorithm was better than DCT because it needs less time of computation. In general, the proposed DWT was better than the proposed DCT.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Computer
Department:	College of Computing and Mathematics > Computer Engineering
Committee Advisor:	Al-Kharoubi, Talal
Committee Members:	Sheltami, Tarek and Al-Madani, Basem
Depositing User:	AHMAD SHAHEEN (g201404320)
Date Deposited:	06 Jun 2017 13:01
Last Modified:	31 Dec 2020 08:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140339