Profile Hidden Markov ve olasılıksal geçiş tabanlı görüntü şifreleme
Visual cryptography based on profile Hidden Markov and probability transition
Yazar: HİKMETCAN ÖZCAN
Danışman: DOÇ. DR. SUHAP ŞAHİN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Performans analizi = Performance analysis

Özet:
Bu çalışmanın amacı, kişisel veri güvenliği kapsamında dijital görüntü şifreleme algoritmalarını incelemek ve yeni iki görüntü şifreleme algoritması geliştirmektir.
Bu tez çalışmasında dijital görüntüleri şifrelemek amacıyla iki farklı görüntü şifreleme yöntemi önerilmiştir. İlk yöntemde Profile Hidden Markov Model kullanılarak şifrelenecek görüntüye ait bir RGB olasılık vektörü elde edilmektedir. Rastgele değerlerden oluşturulmuş başlatma vektörü ve PHMM yöntemi üzerinden elde edilen olasılık vektörü kullanılarak görüntü pikselleri üzerinde blok şifreleme işlemi gerçekleştirilmektedir. Ayrıca şifrelenmiş piksel değerlerinin karıştırılması için S-Box'lardan yararlanılmaktadır.
İkinci yöntemde ise, olasılıksal bir renk modeli kullanılarak şifrelenecek görüntüye ait bir RGB olasılık vektörü elde edilmektedir. Ayrıca ilk yöntemde kullanılan başlatma vektörü de şifreleme için kullanılmaktadır. Son olarak birbirinden tamamen farklı iki S-Box kullanılarak hem şifreleme işlemine girmeden önce hem de şifreleme işleminden sonra piksel değerinin karıştırılması sağlamaktadır. Böylece geliştirilen her iki yeni görüntü algoritmalarındaki simetrik şifreleme ile görüntünün şifrelenmesi sağlanmaktadır. Şifreleme önerilen her iki yöntemde de renkli görüntüler için 24 bitlik, gri tonlamalı görüntüler için ise 8 bitlik bloklar halinde yapılmaktadır.
Önerilen yöntemlerin güvenlik ve performans analizleri görüntü kriptanaliz yöntemleri ile test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürde mevcut görüntü şifreleme yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlara göre önerilen görüntü şifreleme algoritmalarının hem renkli hem de gri tonlamalı görüntüler için hızlı ve yüksek güvenliği sağlayabileceğini doğrulamaktadır.

Abstract:
The purpose of this study is to examine visual cryptography algorithms within the scope of personal data security and to develop two new visual cryptography algorithms. 
In this thesis, two different visual cryptography are proposed to encrypt digital images. In the first method, an RGB probability vector of the image to be encrypted is obtained using the Profile Hidden Markov Model method. Then, the Block encryption process is performed on the image pixels by using the initiation vector created from random values and the probability vector obtained through the PHMM method. Also, S-Box is used to mix encrypted pixel values. 
In the second method, an RGB probability vector of the image to be encrypted using a probabilistic color model is obtained. In addition, an initialization vector used in the first method is used for encrypting. Finally, by using two completely different S-Boxes, the pixel value is mixed before and after the encryption process. Thus, the image is encrypted with symmetric encryption in both new visual cryptography algorithms. Encryption is done in 24-bit blocks for color images and 8-bit blocks for grayscale images in both methods.
Security and performance analysis of the proposed method was tested by visual cryptanalysis methods. The results obtained were compared with the visual cryptography methods available in the literature. According to the results obtained, it confirms that the proposed visual cryptography algorithms can provide fast and high security for both color and grayscale images.