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Enregistrement W4417303575 · doi:10.1038/s41598-025-30471-x

Novel structures of chaos-based parallel multiple image encryption and FPGA implementation

2025· article· en· W4417303575 sur OpenAlexaff
Thang Manh Hoang, Manh-Hai Hoang, Do Quang Tran, Safwan El Assad

Notice bibliographique

RevueScientific Reports · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueChaos-based Image/Signal Encryption
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesTrường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Mots-clésEncryptionProbabilistic encryptionDisk encryption theoryMultiple encryptionCiphertextImage (mathematics)Deterministic encryptionDisk encryption hardwareCryptography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Image data has been generated massively by devices in medical imaging modalities, cameras, and even by artificial intelligence. Encryption is the powerful method to keep the image content confidential, in which an encryption algorithm must include the confusion and diffusion properties. For massive images, a efficient method of encryption must be chosen to meet the demands of encryption speed and confidentiality. So far, chaos-based image encryption has been an active topic of research because it is considered an effective method to remove the correlation in image data as well as to keep confidential by the involvement of chaotic system in the encryption process. Besides, multiple image encryption algorithms encrypt multiple images in parallel, and it provides highly efficient performance in term of speed if it is implemented on a parallel computing platform such as multiple core processing as well as digital hardware design. Chaos-based multiple image encryption is constructed by integrating a chaotic system into multiple image encryption. Recently, many algorithms of chaos-based multiple image encryption have been proposed, and they are proved to have high efficient in terms of both speed and confidentiality. However, all the existing algorithms of chaos-based multiple image encryption require images of the same size and of the same number of bits representing pixels. Further, they encrypt a cohort of plain images at the same time, and all ciphertext images of a cohort must also be decrypted at the same time. It means that if it does not allow to decrypt one or some selected ciphertext images from a cohort separately; and as a result, it wastes time and energy to decrypt unwanted images. In this paper, three novel structures of chaos-based multiple image encryption are proposed which overcome the drawbacks of existing algorithms. That is, the proposed cryptosystems accept cohort images of different sizes; pixels of images can be represented by different numbers of bits; and any selected ciphertext images from a cohort can be decrypted separately. The security is improved by using the session keys of image-content dependency. The proposed structures of multiple image encryption consist of permutation, substitution, and diffusion processes. The difference between three structures is the order of such processes. A perturbed chaotic map and a linear-feedback shift register are employed to generate pseudo-random bit sequences for session keys. The simulation results for the exemplar designs using the proposed structures show the effectiveness by means of the statistical analysis for the session keys using the NIST randomness test, information entropy, histogram, and correlation coefficients of adjacent pixels in ciphertext images, and security analysis by means of space and sensitivity of the secret key. The hardware implementation on the FPGA platform demonstrates the feasibility of the proposed structures by means of throughput and hardware efficiency.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,013
Tête enseignante GPT0,285
Écart entre enseignants0,272 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2025
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Résumé présentoui

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