VERİ GİZLEMEDE İYİLEŞTİRİLMİŞ ALTIN SİNÜS OPTİMİZASYON ALGORİTMASI KULLANIMI VE UYGULAMASI

Abstract

Veri gizleme, modern dünyada bireysel mahremiyetin korunması ve kritik bilgilerin güvenliğinin sağlanması açısından büyük öneme sahiptir. Özellikle tıbbi görüntüleme verilerinin gizliliği, hasta mahremiyeti ve veri güvenliği gereksinimlerinden dolayı dikkat çekmektedir. Bu bağlamda, DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) formatındaki görüntülerin güvenliği, yalnızca bireysel hakların korunması değil, aynı zamanda tıbbi veri paylaşımı ve saklama süreçlerinin güvenilirliğini artırmak için hayati bir gereklilik olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, DICOM görüntüleri üzerinde veri gizleme amacıyla kullanılmak üzere, yenilikçi bir yaklaşım olarak İkili İyileştirilmiş Altın Sinüs Optimizasyon Algoritması (BGoldSA-II) geliştirilmiş ve uygulanmıştır. Önerilen yöntem, altın oran prensibinin estetik ve matematiksel avantajlarını, gelişmiş optimizasyon teknikleriyle birleştirerek, yüksek veri gömme kapasitesi ve üstün görüntü kalitesi sağlamayı hedeflemektedir. Hibrit bir yapı sunan bu algoritma, veri gizleme sürecinde geleneksel yöntemlere kıyasla daha düşük hata oranları ve yüksek güvenlik seviyeleriyle dikkat çekmektedir. Yapılan deneysel çalışmalar, önerilen yöntemin hem teorik hem de pratik anlamda rekabetçi bir performans sergilediğini ortaya koymuştur. 512×512 boyutundaki DICOM görüntülerinde, 1000 karakterlik metin gizleme işlemi sonrasında gerçekleştirilen kalite testlerinde elde edilen kalite ölçüm metrikleri: PSNR 71.36 dB, MSE 0.004, RMSE 0.066, SSIM 0.99 ve UIQ 0.99 olarak ölçülmüştür. Aynı boyuttaki görüntülerde 5000 karakterlik metin gizleme işlemi için kalite ölçüm metrikleri; PSNR 62.62 dB, MSE 0.033, RMSE 0.182, SSIM 0.97 ve UIQ 0.99 olarak belirlenmiştir. 256×256 boyutundaki DICOM görüntülerinde gerçekleştirilen 1000 karakterlik metin gizleme işlemi sonrası kalite testlerinde elde edilen kalite ölçüm metrikleri; PSNR 65.25 dB, MSE 0.018, RMSE 0.135, SSIM 0.98 ve UIQ 0.99; 5000 karakterlik metin gizleme işleminde ise PSNR 56.54 dB, MSE 0.136, RMSE 0.36, SSIM 0.89 ve UIQ 0.99 olarak ölçülmüştür. Bu sonuçlar, BGoldSA-II'nin steganografi uygulamaları için etkili bir çözüm sunduğunu ve literatürdeki mevcut yöntemlere kıyasla önemli bir yenilik içerdiğini kanıtlamaktadır. Bu çalışma, literatüre iki önemli katkı sunmaktadır: İlk olarak, BGoldSA-II gibi meta-sezgisel bir algoritmanın steganografi süreçlerine entegrasyonu, optimizasyon algoritmalarının veri güvenliği alanında kullanımını genişletmektedir. İkinci olarak, DICOM veri gizliliği için önerilen yöntem, hem pratik uygulamalara hem de gelecekteki araştırmalara ışık tutacak niteliktedir. Bu bağlamda, BGoldSA-II, hem akademik hem de uygulamalı çalışmalarda bilgi güvenliği alanında yeni kapılar açmayı hedeflemektedir.Data hiding plays a crucial role in preserving individual privacy and ensuring the security of critical information in the modern world. The confidentiality of medical imaging data, in particular, has drawn significant attention due to the requirements of patient privacy and data security. In this context, the security of images in the Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) format is vital not only for the protection of individual rights but also for enhancing the reliability of medical data sharing and storage processes. In this study, an innovative approach called the Binary Improved Golden Sine Optimization Algorithm (BGoldSA-II) was developed and applied for data hiding in DICOM images. The proposed method combines the aesthetic and mathematical advantages of the golden ratio with advanced optimization techniques to achieve high data embedding capacity and superior image quality. This hybrid algorithm aims to outperform traditional methods by offering lower error rates and higher security levels during the data hiding process. Experimental studies have demonstrated that the proposed method exhibits competitive performance in both theoretical and practical contexts. In 512×512-sized DICOM images, quality metrics for embedding 1000 characters were measured as follows: Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) of 71.36 dB, Mean Squared Error (MSE) of 0.004, Root Mean Squared Error (RMSE) of 0.066, Structural Similarity Index (SSIM) of 0.99, and Universal Image Quality Index (UIQ) of 0.99. For embedding 5000 characters in the same image size, the quality metrics were PSNR 62.62 dB, MSE 0.033, RMSE 0.182, SSIM 0.97, and UIQ 0.99. In 256×256-sized DICOM images, the quality metrics for embedding 1000 characters were PSNR 65.25 dB, MSE 0.018, RMSE 0.135, SSIM 0.98, and UIQ 0.99, while for embedding 5000 characters, they were PSNR 56.54 dB, MSE 0.136, RMSE 0.36, SSIM 0.89, and UIQ 0.99. These results confirm that BGoldSA-II offers an effective solution for steganography applications and introduces significant innovations compared to existing methods in the literature. This study makes two notable contributions to the literature. First, it expands the use of meta- heuristic algorithms like BGoldSA-II in steganography processes, broadening their application in the field of data security. Second, the proposed method for ensuring DICOM data confidentiality provides a practical framework and serves as a guide for future research. In this regard, BGoldSA-II aims to open new avenues in the field of information security, both in academic research and practical applications.