Uma arquitetura eficiente em termos de energia para a transformada Haar aproximada para criptografar e descriptografar imagens

Abstract

Neste trabalho, explora-se uma nova forma de criptografar e descriptografar imagens. O método proposto aplica a Transformada Discreta Wavelet Haar (DWHT) com quatro níveis de decomposição. A solução proposta DWHT é implementada em hardware empregando conceitos de computação aproximada e explorando circuitos somadores consolidados da literatura como o Carry Lookahead, Ripple Carry, Brent Kung, Kogge Stone, Ladner Fischer, Han Carlson e Sklansky. A DWHT utiliza o coeficiente de aproximação 1 2 , que introduz um acréscimo de dissipação de potência. Entretanto, como observado por (Seidel, 2020; Rosa, 2021), torna-se possível reduzir as operações aritméticas implementando o coeficiente 1 2 com multiplicações por constantes simples (Single Constante Multiplication - SCS). No entanto, para a arquitetura proposta aproxima-se o coeficiente da Haar para 1, não havendo assim, a necessidade de circuitos multiplicadores. Para criptografar as imagens, usa-se a transformada Haar aproximada até o quarto nível de decomposição. Para descriptografar as imagens, a arquitetura Haar proposta fornece o coeficiente de aproximação igual a 2, além do coeficiente de aproximação igual a 4. O grande diferencial do trabalho proposto é usar uma transformada Haar aproximada que embaralha os pixels da imagem original em maior grau em relação à transformada Haar original. O processo inverso de recuperação da imagem no destino aumenta a qualidade da imagem. O aumento da qualidade da imagem em relação à DWHT original ocorre devido ao fato do hardware para a criptografia usar a mesma essência da descriptografia.