[發明專利]一種支持多密鑰的加密圖像檢索方法

有效

• 申請號: 201811368001.6
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109543061B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 馬建峰;苗銀賓;李穎瑩;盧笛;王祥宇;楊騰飛;馬鑫迪;習寧
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F16/58
• 分類號: G06F16/58;H04L9/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種支持多密鑰的加密圖像檢索方法，本發明利用代理重加密技術將不同圖像加密密鑰轉換成查詢用戶可用其私鑰解密的形式，應用局部敏感哈希算法對圖像集進行預分類，提高檢索速度，再用安全近鄰算法加密圖像特征向量，提高檢索精度。本發明在多密鑰場景下支持查詢用戶用一個查詢陷門查詢來自不同加密密鑰的圖像集，且用戶只能用合法私鑰解密查詢結果。本發明可保護數據隱私安全，云服務器不能從密文集、索引集、密文密鑰集中獲取任何明文信息，也不能從查詢陷門中獲取任何明文信息。本發明在實際應用中是高效、可行的。

技術領域

本發明屬于多媒體信息安全領域，具體涉及一種支持多密鑰的加密圖像檢索方法。

背景技術

隨著圖像設備如數碼相機、智能手機不斷更新換代，以及各種圖像應用的出現，圖像數據急劇增長，大大增加了用戶本地圖像數據計算和存儲負擔。雖然借助于云外包服務可以減輕用戶本地圖像數據計算和存儲負擔，但會致使用戶無法實際掌控數據，產生安全隱患。因此，用戶將圖像數據加密后再存儲至云服務器端。盡管加密圖像能在一定程度上保證圖像數據安全，但會導致傳統的明文圖像檢索技術無法在密文上直接實現。

傳統明文圖像檢索主要采用基于文本和基于內容兩種方法。其中，基于文本的圖像檢索方法(Text-based image retrieval，TBIR)是將圖像用主觀文本內容作為標簽，再采用與文本相同的索引結構進行檢索，但查詢準確率低。而基于內容的圖像檢索方法(Content-based image retrieval，CBIR)，應用圖像本身的顏色、紋理和形狀信息客觀描述圖像內容，大大提高查詢準確率。于是，將明文CBIR技術如何較好地應用于密文圖像是目前加密圖像檢索研究工作重點之一。

盡管基于同態加密和可搜索加密技術可以實現加密圖像檢索，但目前絕大多數方案僅支持單密鑰場景，如果將其直接應用到實際的多密鑰場景中，查詢用戶需要生成對應每一個加密密鑰的陷門，用戶端計算開銷大大增加。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種支持多密鑰的加密圖像檢索方法，使得查詢用戶能夠同時查詢來自不同加密密鑰的圖像，大大降低用戶開銷。

為了達到上述目的，本發明包括以下步驟：

步驟一，密鑰生成：給定安全參數κ，密鑰生成中心輸出系統參數和Γ、圖像加密密鑰k、私鑰sk和公鑰pk，為雙線性對參數，Γ為秘密參數；

步驟二，圖像加密：圖像擁有者用圖像加密密鑰k加密明文圖像集M，輸出密文圖像集C；

步驟三，密鑰轉換：擁有者將圖像加密密鑰k加密成k′，并生成轉換密鑰TK_UID，輸出重加密密鑰為Λ；

步驟四，索引生成：圖像擁有者用參數Γ對明文圖像M進行預處理，對圖像特征向量進行加密，輸出索引I；

步驟五，陷門生成：圖像查詢用戶利用參數Γ計算查詢圖像m_q特征向量的哈希值，同時加密特征向量，輸出查詢陷門TD；

步驟六，檢索：云服務器根據查詢陷門TD匹配索引集I，在圖像密文集C中搜索出對應的密文結果，將密文結果對應的擁有者Λ中的k′重加密成k′_i,UID；

步驟七，解密：身份為UID的查詢用戶用其私鑰能夠解密出圖像加密密鑰k_i，進而解密出明文圖像。

步驟一中，雙線性對參數

其中，G和G_T分別為素數p階乘法循環群，e為映射關系，g為群G的生成元；

秘密參數