Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi

Yildiz, Mustafa Zahid; Akgul, Akif; Güleryüz, Emre; gürevin, bilal; Kaçar, Sezgin; BOYRAZ, Ömer Faruk

doi:10.17341/gazimmfd.558379

Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi

Akif AKGÜL, (Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Mustafa Zahid YILDIZ, (Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Ömer Faruk BOYRAZ, (Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Emre GÜLERYÜZ, (Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Sezgin KAÇAR, (Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Bilal GÜVERCİN (Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü, Sakarya, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

1 0

Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1369 - 1385 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.558379 İndeks Tarihi: 12-01-2021

Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi

Öz:

Bu çalışmada yeni bir kaotik sistem ile mikrobilgisayar tabanlı olarak el üstü damar görüntülerininşifrelenerek, güvenli bir şekilde veri tabanında saklanması ve kullanılması amaçlanmıştır. Çalışmakapsamında öncelikle kızılötesi kamera yardımıyla kişilerden alınan el üstü damar görüntüleri ön işleme ileiyileştirilmiştir. Daha sonra ön işlemeden geçirilmiş damar görüntüleri mikrobilgisayar ortamındaşifrelenmiştir. Şifreleme işlemi için yeni tasarlanan ve analizleri gerçekleştirilen kaotik sistem ile üretilenrasgele sayılar kullanılmıştır. Şifreleme işlemi öncesi elde edilen rasgele sayılar, uluslararası alanda en çokkabul gören NIST-800-22 ve ENT testlerine tabi tutularak, tüm testlerden başarılı sonuçlar alınmıştır. Kaostabanlı şifreleme sonucunda elde edilen görüntülerin histogram, korelasyon, entropi, NPCR ve UACI gibiliteratürde sıklıkla kullanılan güvenlik analizleri ile başarımları ölçülmüştür. Gerçekleştirilen çalışma ilekimlik tanıma sistemlerinde de kullanılabilen el üstü damar görüntülerinin mobil olarak güvenli bir şekildekullanılabileceği gösterilmiştir.

Anahtar Kelime:

Microcomputer-based encryption of vein images with a non-linear novel system

Öz:

In this study, it is aimed to store and use hand vein images which were microcomputer based encrypted with a novel chaotic system in a secure database. In the scope of the study, the images of the dorsal hand vein taken from the subjects by an infrared camera were improved by pre-processing methods. The pre-processed vein images were then encrypted in the microcomputer environment. For the encryption process, the newly designed and analyzed random numbers produced by the chaotic system were used. The random numbers generated before the encryption process were subjected to the most widely accepted NIST-800-22 and ENT tests in the international arena and successful results were obtained from all tests. The performance of chaosbased encryption system was tested with the security analyzes as frequently used in literature such as histogram, correlation, entropy, NPCR and UACI. It has been shown that hand vein images can be used in mobile identification systems with the help of this proposed encryption modality.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Lee E.C., Jung H., Kim D., Infrared Imaging Based Finger Recognition Method. In Proceedings of International Conference on Convergence and Hybrid Information Technology, Korea, 228-230, August, 2010.
2. Yang W. Wang S., Hu J., Zheng G., Valli C., A fingerprint and finger-vein based cancelable multibiometric system, Pattern Recognition, 78, 242-251, 2018.
3. Wang L., Leedham G., Cho D.S.Y., Minutiae feature analysis for infrared hand vein pattern biometrics, In: Pattern Recognition. Part Special Issues in The Journal of the Pattern Recognition Society, 41 (3), 920–929, 2008.
4. Tanaka T., Kubo N., Biometric authentication by hand vein patterns, SICE, Annual Conference in Sapporo, 249-253, August, 2004.
5. Wang J., Wang G., Li M., Du W., Hand vein recognition based on PCET, Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 127(19), 7663-7669, 2016.
6. Liu Z.H., Yin J., Jin Z., An adaptive feature and weight selection method based on gabor image for face recognition, Acta Photonica Sin, 40 (4), 636–641, 2011.
7. Chai X., Gan Z., Chen Y., Zhang Y., A visually secure image encryption scheme based on compressive sensing, Signal Processing, 134, 35–51, 2017.
8. Hua Z., Zhou Y., Design of image cipher using blockbased scrambling and image filtering, Informations Sciences, 396, 97–113, 2017.
9. Dzwonkowski M., Papaj M., Rykaczewski R., A new quaternion-based encryp- tion method for DICOM images, IEEE Trans., Image Process., 24 (11), 4614– 4622, 2015.
10. Mildenberger P., Eichelberg M., Martin E., Introduction to the DICOM standard, Eur. Radiol., 12 (4), 920–927, 2002.
11. Zhang Y., Xiao D., An image encryption scheme based on rotation matrix bit-level permutation and block diffusion, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 19 (1), 74–82, 2014.
12. Zhang L.B., Zhu Z.L., Yang B.Q., Liu W.Y., Zhu H.F., Zou M.Y., Medical image encryption and compression scheme using compressive sensing and pixel swapping based permutation approach, Mathematical Problems in Engineering, 2015.
13. Akkaya S., Pehlivan I., Akgul A., Varan M., The design and application of bank authenticator device with a novel chaos based random number generator. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (3), 1172-1182, 2018.
14. Pehlivan I., Kurt E., Lai Q., Basaran A., Kutlu M., A Multiscroll Chaotic Attractor and its Electronic Circuit Implementation, Chaos Theory and Applications, (1), 29-37, 2019.
15. Ozdemir A., Pehlivan I., Akgul A., Guleryuz E., A strange novel chaotic system with fully golden proportion equilibria and its mobile microcomputerbased RNG application, Chinese Journal of Physics, 2018.
16. Çavuşoğlu Ü., Uyaroğlu Y., Pehlivan İ., Design of a continuous-time autonomous chaotic circuit and application of signal masking. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29 (1), 79-87, 2014.
17. Akgul A., Pehlivan I., A New Three-Dimensional Chaotic System Without Equilibrium Points, İts Dynamical Analyses And Electronic Circuit Application, Tehnicki Vjesnik-Technical Gazette, 209- 214, 1330-3651, 2016.
18. Lu J., Chen G., Zhang S., Dynamical analysis of a new chaotic attractor, International Journal of Bifurcation and Chaos, 12(5), 1001-1015, 2002.
19. Sprott J.C., A new class of chaotic circuit, Physics Letters A, 266(1), 19-23, 2000.
20. Tuna M., Fidan C. B., A Study on the importance of chaotic oscillators based on FPGA for true random number generating (TRNG) and chaotic systems. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 473-491, 2018.
21. Boyraz Ö. F., Yildiz M. Z., Mobil Damar Görüntüleme Cihazı Tasarımı, In 4th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES2016), 3-5, November, 2016.
22. Sato S., Sano M., Sawada Y., Practical methods of measuring the generalized dimension and the largest lyapunov exponent in high dimensional chaotic systems. Progress of Theoretical Physics, 77(1), 1987.
23. Tuna M., Fidan C., A Study on the importance of chaotic oscillators based on FPGA for true random number generating (TRNG) and chaotic systems, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 473-492, 2018.
24. Koyuncu İ., Kriptolojik Uygulamalar İçin Fpga Tabanlı Yeni Kaotik Osilatörlerin Ve Gerçek Rasgele Sayı Üreteçlerinin Tasarımı Ve Gerçeklenmesi, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014.
25. http://www.fourmilab.ch/random/, Yayın tarihi Ocak 28, 2008. Erişim Tarihi Temmuz 18, 2018.
26. Stoyanov B., Kordov K., A novel pseudorandom bit generator based on chirikov standard map filtered with shrinking rule, Mathematical Problems in Engineering, 1-4, 2014.
27. Seetharam D., Rhee S., An efficient pseudo random number generator for low-power sensor networks wireless networks, In Proceedings of the 29th Annual IEEE International Conference on Local Computer Networks, 2004.
28. Akhshani A,. Akhavan A., Mobaraki A., Lim S., Hassan Z., Pseudo random number generator based on quantum chaotic map, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 19 (1), 101-111, 2014.
29. E. Hatun, E. Buyukkaya, and S. B. O. Yalcin, Electromagnetic radiation analysis of implementation of RSA algorithm on a Raspberry Pi, 2018 26th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), 2018.
30. E. Hatun, E. Buyukkaya, and M. A. Evci, Side Channel Analysis of Raspberry Pi with AES Algorithm and Measurement Improvement, 2019 27th Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), 2019.
31. F. Pareschi, G. Scotti, L. Giancane, R. Rovatti, G. Setti, and A. Trifiletti, Power analysis of a chaos-based Random Number Generator for cryptographic security, 2009 IEEE International Symposium on Circuits and Systems, 2009.
32. A. Sanada, Y. Nogami, K. Iokibe, and M. A.-A. Khandaker, Security analysis of Raspberry Pi against Side-channel attack with RSA cryptography, 2017 IEEE International Conference on Consumer Electronics - Taiwan (ICCE-TW), 2017.
33. Li Z., Peng C., Li L., Zhu X., A novel plaintext-related image encryption scheme using hyper-chaotic system, Nonlinear Dynamics, 94 (2), 1319-1333, 2018.
34. Sahari M.L., Boukemara I., A pseudo-random numbers generator based on a novel 3D chaotic map with an application to color image encryption, Nonlinear Dynamics, 94 (1), 723-744, 2018.
35. Ullah A., Jamal S.S., Shah T., A novel scheme for image encryption using substitution box and chaotic system, Nonlinear Dynamics, 91 (1), 359-370, 2018.
36. Çavuşoğlu Ü, S. Kaçar, A. Zengin, İ. Pehlivan, A novel hybrid encryption algorithm based on chaos and S-AES algorithm, Nonlinear Dynamics, 92 (4), 1745-1759, 2018.
37. Yildiz M.Z., Boyraz Ö.F., Development of a low-cost microcomputer based vein imaging system, Infrared Physics & Technology, 98, 27-35, 2019.

APA	Akgul A, Yildiz M, BOYRAZ Ö, Güleryüz E, Kaçar S, gürevin b (2020). Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. , 1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
Chicago	Akgul Akif,Yildiz Mustafa Zahid,BOYRAZ Ömer Faruk,Güleryüz Emre,Kaçar Sezgin,gürevin bilal Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. (2020): 1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
MLA	Akgul Akif,Yildiz Mustafa Zahid,BOYRAZ Ömer Faruk,Güleryüz Emre,Kaçar Sezgin,gürevin bilal Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. , 2020, ss.1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
AMA	Akgul A,Yildiz M,BOYRAZ Ö,Güleryüz E,Kaçar S,gürevin b Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. . 2020; 1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
Vancouver	Akgul A,Yildiz M,BOYRAZ Ö,Güleryüz E,Kaçar S,gürevin b Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. . 2020; 1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
IEEE	Akgul A,Yildiz M,BOYRAZ Ö,Güleryüz E,Kaçar S,gürevin b "Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi." , ss.1369 - 1385, 2020. 10.17341/gazimmfd.558379
ISNAD	Akgul, Akif vd. "Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi". (2020), 1369-1385. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.558379

APA	Akgul A, Yildiz M, BOYRAZ Ö, Güleryüz E, Kaçar S, gürevin b (2020). Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(3), 1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
Chicago	Akgul Akif,Yildiz Mustafa Zahid,BOYRAZ Ömer Faruk,Güleryüz Emre,Kaçar Sezgin,gürevin bilal Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.3 (2020): 1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
MLA	Akgul Akif,Yildiz Mustafa Zahid,BOYRAZ Ömer Faruk,Güleryüz Emre,Kaçar Sezgin,gürevin bilal Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.3, 2020, ss.1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
AMA	Akgul A,Yildiz M,BOYRAZ Ö,Güleryüz E,Kaçar S,gürevin b Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(3): 1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
Vancouver	Akgul A,Yildiz M,BOYRAZ Ö,Güleryüz E,Kaçar S,gürevin b Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(3): 1369 - 1385. 10.17341/gazimmfd.558379
IEEE	Akgul A,Yildiz M,BOYRAZ Ö,Güleryüz E,Kaçar S,gürevin b "Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.1369 - 1385, 2020. 10.17341/gazimmfd.558379
ISNAD	Akgul, Akif vd. "Doğrusal olmayan yeni bir sistem ile damar görüntülerinin mikrobilgisayar tabanlı olarak şifrelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/3 (2020), 1369-1385. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.558379