Novedoso Algoritmo de Encriptación de Imágenes de Fondo de Ojo de la Retina

Ruta
Noticias
Novedoso Algoritmo de Encriptación de Imágenes de Fondo de Ojo de la Retina

Ciudad de México, 27 de septiembre de 2021.- Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Panamericana, campus México, desarrollaron un novedoso algoritmo de encriptación de imágenes digitales de fondo de ojo de la retina, con la finalidad de ocultar y proteger la información del paciente a través de un método seguro y confiable contra posibles ataques.

 

Derivado de dicha investigación, el Dr. Ernesto Moya-Albor y el Dr. Jorge Brieva, investigadores de la Facultad de Ingeniería, campus México, junto con Andrés Romero Arellano, alumno de Ingeniería en Animación y Videojuegos, publicaron el artículo de investigación titulado Image Encryption and Decryption System through a Hybrid Approach Using the Jigsaw Transform and Langton’s Ant Applied to Retinal Fundus Images.

 

Este trabajo se realizó en colaboración con los investigadores Iván Cruz Aceves (CIMAT - Guanajuato), Juan Gabriel Aviña Cervantes (Universidad de Guanajuato), Martha Alicia Hernández González y Luis Miguel López- Montero (Centro Médico Nacional del Bajío - IMSS).

 

Dicho artículo fue aceptado y publicado en la revista Axioms en su número especial Mathematics Behind Machine Learning, el cual puede ser consultado de manera libre en el siguiente enlace: https://doi.org/10.3390/axioms10030215

 

 

Sobre la investigación

 

Parte de esta investigación fue financiada por la Universidad Panamericana en el marco del programa “Fomento a la Investigación UP 2021”, con número de Proyecto UP-CI-2021-MEX-24-ING, con el Dr. Ernesto Moya-Albor como investigador principal.

 

El algoritmo propuesto está compuesto de varias etapas para encriptar y proteger de manera eficiente la información visual de las imágenes de fondo de ojo. En primero lugar, se utilizó la transformada Jigsaw y permutaciones cíclicas para reordenar los pixeles de las imágenes y así ocultar la información del paciente.

 

Por otro lado, se aplicó la hormiga de Langton, una máquina de Turing universal de dos dimensiones, junto con un algoritmo de generación de ruido determinista, para encriptar de manera segura la información.

 

El método de encriptación propuesto fue aplicado a imágenes de fondo de ojo de la retina tanto en pacientes sanos como en pacientes con alguna retinopatía diabética, mostrando excelentes resultados para encriptar la información. Para ello, se realizaron las siguientes pruebas a las imágenes originales y encriptadas:

 

1) un análisis estadístico de los histogramas y la correlación de los pixeles vecinos,
2) el cálculo de la entropía como medida de aleatoriedad de la imagen encriptada,
3) la evaluación del espacio de claves privadas,
4) la robustez contra un ataque diferencial, y
5) el análisis de sensibilidad de las claves.

 

 

El algoritmo presentado mostró en cada prueba un alto nivel de seguridad y desempeño. Además, se comparó el método propuesto frente a otros trabajos del estado del arte, mostrando un desempeño competitivo y sobresaliendo en ciertas métricas.

 

Un punto relevante de esté nuevo algoritmo de encriptación corresponde con el número de posibles combinaciones de las claves privadas para poder desencriptar la imagen médica, donde un hipotético atacante tendría que probar 1xe1134190.38 (un 1 seguido por más de 10 millones de ceros) combinaciones de claves diferentes para tratar de adivinar la clave correcta y extraer la información de la imagen original.

 

Como comparación un atacante tendría que probar 10,000 (1e4) combinaciones diferentes para adivinar la clave correcta que un usuario utiliza en un cajero automático bancario de manera cotidiana.

 

Esta investigación tiene como objetivo contribuir a la generación de nuevos métodos de encriptación de imágenes que sean seguros, confiables y robustos a posibles ataques y su aplicación al área médica para proteger los datos de los pacientes.