مناقشة رسالة ماجستير عبر زووم للطالب عماد ربحي من كلية نجاد زعني للهندسة

القدس | ناقش الطالب عماد ربحي طبيب من كلية نجاد زعنّي للهندسة في جامعة القدس رسالة ماجستير بعنوان:  "ضغط والتشفير إنتقائي للصور بإستخدام خورزميات هوفمان المتكيف و معيار التشفير المتقدم"

Selective Image Compression-Encryption based on AHC and AES algorithms (SICE/AHAES)

وتألفت لجنة المناقشة من د. رشدي الحمامرة رئيساً للجنة ومشرفاً على الرسالة، و الممتحنين  د. موسى فرج الله و د. أحمد عبدو ،  بحضور د. محمد كوعلي منسق برنامج ماجستير هندسة  الالكترونيات والحاسوب  عبر الإنترنت من خلال منصة   Zoom,  وقد أوصت اللجنة بنجاح الطالب ومنحه درجة الماجستير.

حيث إقترح الباحث خوارزمية  تشفير الصور الرقمية (Digital images) , لتقليل الوقت اللازم للتشفير (Encryption  time)  والحفاظ على أمن الصور أثناء نقلها عبر شبكات الانترنت. ركز البحث على الصور لما لها من خصائص خاصة (Special characteristics) مثل كمية البيانات الكبيرة فيها (Huge data) وتكرار البيانات (Data redundancy) والارتباط القوي بين البكسلات (Strong correlation between adjacent pixels) مما جعل من الصعب على طرق التشفير التقليدية (Traditional ciphers) مثل IDEA, DES, RSA, AES وغيرها التعامل مع تشفير الصور الرقمية في الوقت الحقيقي(  Real time) لأن هذه الطرق تتطلب قوة حسابية عالية وبالتالي وقت كبير للتشفير.

يتكون نموذج التشفير المقترح من ثلاث مراحل(Three stages) :

المرحلة الاولى: Selective bits method حيث نقوم بتقسيم الصورة الرقمية التي يتم تمثيلها بماتركس ثنائية الأبعاد للصور غير الملونة (Two dimensions matrix for grayscale images) وماتركس ثلاثية الابعاد للصور الملونة (Three Dimensions matrix for colored images) الى أجزاء (Blocks) بأحجام متساوية بأبعاد 4X4 , 8X8, 16X16 , 32X32 or 64X64 وتحويلها الى قيمها الثنائية (binary representation ) ويتم أخذ البتات (bits) ذات القيمة العالية (High weights ) وباقي البتات يتم حساب المعدل لها (Average) لكل جزء. (Block)

المرحلة الثانية: Adaptive Huffman compression هي طريقة ضغط للبيانات بدون فقدان فيها (Lossless compression) تم اختيار هذه الطريقة عن باقي طرق الضغط لأنها Real time compression وللاستفادة من نموذج انتقاء البتات (Selective bits method ) في المرحلة الاولى, حيث أنه بعد المرحلة الاولى تقل عدد البكسلات ذات القيم الفريدة (Unique values) مما يجعل ال Adaptive Huffman Coding طريقة فعالة جدا بمعدل ضغط عالي. يكون الناتج هنا تحويل القيم العشرية (Decimal values) بتات انتقائية selective bits لكل جزء من الصورة (Block) الى كود ثنائي (Binary block).

المرحلة الثالثة: AES Encryption للحفاظ على سرية النقل البيانات  (Secure transmission data) عبر شبكات الإنترنت,  بعد أن تم التخلص من كمية البيانات الاقل اهمية و المكررة في الصورة.

تم محاكاة الخوارزمية المقترحة من خلال برنامج  (Matlab 2017 A) على صور بأحجام مختلفة , للنوعين (ملونة وغير ملونة ) وأظهرت النتائج أن الطريقة المقترحة تنافس الطرق المشابهة لتشفير الصور,  حيث كانت نسبة الضغط عالية ونسبة  فقدان التوليد الرقمي في الصورة (image loss )في قليلة ومعدل الحماية (Security parameters) كانت قريبة جدا من القيم المثالية للتشفير. حيث حصلنا على معدل ضغط عالي (Compression ratio) الى 5.54 ودقة الصورة المستقبلة   (Decompressed image) وصلت الى (SSIM ~ 0.75) و قيمة (PSNR ~ 30) للصور الغير ملونة, وكانت النتائج أعلى للصور الملونة مقارنة بالصور غير ملونة وكذلك تزداد هذه القيم للصور الكبيرة . ومستوى أمن المعلومات قريبة جدا من القيم المثالية للتشفير حيث حصلنا على القيم التالية (NPCR ~ 99.6) و (UACI ~ 33.46) .

تم نشر نتائج البحث في ورقة علمية:

Rushdi A. Hamamreh , Emad Tabib , Selective Image Compression-Encryption Algorithm using Adaptive Huffman Coding and AES.  Journal Of Theoretical And Applied Information Technology, 28th February 2021. Vol.99. No 4.