چکیده — اتوماتای سلولی ساختاری خودسازمانده با مجموعه ای از سلولها است که در آن هر سلول بوسیله قوانین مشخصی آپدیت می شود که به تعداد محدودی از سلولهای همسایه وابسته است. اشکال عمده ی اتوماتای سلولی جهت رمزنگاری، محدود بودن تعداد قوانین برگشت پذیر آن و عدم توانایی تولید دنباله های طولانی از حالت ها، توسط این قوانین است. روش پیشنهادی برای رفع این مشکل،  اتوماتای سلولی غیر همگن است. در ابتدا، تصویر اصلی با استفاده از قوانین کدگذاری DNA به دنباله های DNA تبدیل می شود و با استفاده از نگاشت دو بعدی آرنولد، مکان دنباله های  ایجاد شده DNA را جابجا می کنیم و آنگاه با استفاده از اتوماتای سلولی، کلید تصویری ایجاد   می شود که به دنباله ای از DNA ها تبدیل می گردد. از کلید تصویری ایجاد شده جهت رمزنگاری دنباله های DNA استفاده شده است. نتایج تجربی نشان می­دهد که الگوریتم پیشنهادی رمزنگاری تصویر، مزایای فضای بزرگ کلید و امنیت بالا را دارد.

واژه‌های کلیدی — رمزنگاری تصویر , دنباله های DNA , اتوماتای سلولی , نگاشت دو بعدی آرنولد

کدگذاری و کدگشایی DNA برای تصویر

اگر مقدار اولین پیکسل تصویر اصلی ۱۷۳ باشد، آن را به دنباله باینری (۱۰۱۰۱۱۰۱) تبدیل کنیم، با استفاده از قاعده کد گذاری DNA   می توانیم دنباله DNA را به صورت (GGTC) دریافت کنیم. بطوریکه ۰۰,۰۱,۱۰,۱۱ به ترتیب نشان دهنده ی A=00, C=01, G=10, T=11 هستند. جدول (۱) قوانین نگاشت کدگذاری و کدگشایی برای دنباله DNA استفاده شده در این مقاله را نشان می دهد.

جایگشت تصویر با استفاده از نگاشت دو بعدی آرنولد

 اتوماتای سلولی

اتوماتای سلولی یک مدل ریاضی است که می تواند برای محاسبات و شبیه سازی سیستمها به کار می رود. اتوماتای سلولی سیستمهای ساده ی گسسته ای هستند که با قوانین ساده و محلی می توانند محاسبات و رفتار پیچیده ای از خود بروز دهند. اتوماتای سلولی با توجه به قوانینش می تواند رفتار بسیار پیچیده ای از خود بروز دهد. اگر تمام سلولهای اتوماتای سلولی شامل یک قانون باشند، اتوماتای سلولی همگن، و در غیر اینصورت غیر همگن نامیده می شود. اگر سلولهای مرزی (اولین و آخرین سلول) با هم همسایه باشند، اتوماتای سلولی با مرز چرخشی و در غیر اینصورت اتوماتای سلولی با مرز غیر چرخشی نامیده می شود[۱۶-۱۹]. در این مقاله از یک اتوماتای سلولی یک بعدی غیر همگن با شرط مرزی چرخشی که سلولهای آن شامل حالات {۱و۰} است، استفاده می شود و هر سلول به حالت خود آن سلول و همسایه هایش بستگی دارد.

بروزرسانی اتوماتای سلولی با استفاده از قانون ۹۰

۱- در سایت دنیا فایل، دانلود فیلم آموزشی کدگذاری و کدگشایی دنباله های DNA برای تصویر به همراه سورس و پیاده سازی در متلب، آموزش داده شده است.

شما می توانید فیلم های اموزشی این بخش را به همراه سورس نوشته شده در متلب از این لینک دانلود نمایید.

۲- در سایت دنیا فایل، دانلود فیلم آموزشی اتوماتای سلولی، در محیط متلب آموزش داده شده است. 

شما می توانید پیاده سازی این مقاله  را به صورت کامل از اینجا دانلود نمایید.

  مشخصات فایل

 عنوان: رمزنگاری تصویر مبتنی بر اتوماتای سلولی و دنباله های DNA

حجم فایل: ۳ مگابایت

پیاده سازی این مقاله توسط متخصص رمزنگاری تصویر، تئوری آشوب و پردازش تصویر تهیه و ارائه شده است.

در صورت تمایل شما می توانید سورس پیاده سازی این مقاله در متلب را به قیمت ۱۹۹۰۰۰ تومان از سایت دنیا فایل دانلود نمایید.