[發明專利]一種隱私保護的加密圖像檢索方法及系統

有效

• 申請號: 202011436079.4
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112528064B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 苗銀賓;宋琳;李穎瑩;童秋云;劉彤;鄭瑋
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F16/583
• 分類號: G06F16/583;G06F16/538;G06F16/51;G06F21/60;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

1.一種隱私保護的加密圖像檢索方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，圖像擁有者提取圖像的特征向量并構建索引表，同時對圖像集加密，獲取加密圖像集，將索引表和加密圖像集上傳至云服務器；

所述索引表的構建方法具體如下：

S1.1，提取出圖像的特征向量；

S1.2，對特征向量進行擴展和置換，根據置換后得到的向量構建對角矩陣，并將置換后得到的向量的分量元素分別按順序作為對角矩陣X的對角線元素；

所述特征向量x＝(x₁，x₂，x₃，...，x_n)，采用x″＝π(x′)進行元素的隨機置換得到置換后的向量x″，π為隨機置換函數；

為擴展后的向量，α，r_x為隨機數；

S1.3，對對角矩陣X進行加密得到矩陣C_x，將矩陣C_x和與圖像ID一一對應起來形成索引表；

所述對角矩陣的加密方法如下：

C_x＝M₁S_xXM₂

其中，S_x代表隨機生成的對角線元素為1的下三角矩陣，M₁，M₂代表圖像擁有者隨機生成的兩個可逆矩陣，X為對角矩陣；

步驟2，查詢用戶檢索時，提取查詢圖像的查詢向量并進行加密，將加密后查詢向量和設定的相似度查詢閾值生成陷門并發送至云服務器；

查詢陷門的生成方法如下：

S2.1、查詢用戶指定一個數θ作為表示相似度大小的查詢閾值，采用卷積神經網絡模型對查詢圖像進行特征提取，得到查詢特征向量；

S2.2，對查詢特征向量進行擴展和置換，根據置換后得到的向量構建對角矩陣，并將置換后得到的向量的分量元素分別按順序作為對角矩陣Y的對角線元素；

S2.3，對對角矩陣Y進行加密得到矩陣T_y，并根據矩陣T_y和查詢閾值生成查詢陷門；

步驟3，云服務器根據查詢陷門和索引表檢索加密圖像集，并將檢索結果返回至查詢用戶，查詢用戶解密后得到檢索結果。

2.根據權利要求1所述的一種隱私保護的加密圖像檢索方法，其特征在于，采用卷積神經網絡模型提取出圖像的特征向量。

3.根據權利要求1所述的一種隱私保護的加密圖像檢索方法，其特征在于，所述查詢特征向量y＝{y₁，y₂，y₃，...，y_n}；

采用y″＝π(y′)進行元素的隨機置換得到置換后的向量y″，π為隨機置換函數；

擴展后的向量的表達式如下：

所述對角矩陣Y的加密方法如下：

其中，S_y代表隨機生成的對角線元素為1的下三角矩陣，分別代表M₁，M₂的逆矩陣。

4.根據權利要求3所述的一種隱私保護的加密圖像檢索方法，其特征在于，所述云服務器根據查詢陷門檢索加密圖像集的方法如下：

根據I＝C_xT_y計算出I矩陣后，并利用矩陣對角線上所有元素之和的方法計算I矩陣的跡，若跡大于等于零，便將此時C_x所對應的密文圖像結果并入檢索結果集合{Rq}內，直到遍歷完所有的圖像后，返回{Rq}給查詢用戶。

5.一種基于權利要求1-4任一項所述的一種隱私保護的加密圖像檢索方法的系統，其特征在于，包括，

索引構建和圖像加密模塊，用于圖像擁有者提取圖像的特征向量并構建索引表，同時對圖像集進行加密，將索引表和加密圖像集上傳至云服務器；

查詢陷門模塊，用于提取查詢圖像的查詢向量并進行加密，將加密后查詢向量和設定的相似度查詢閾值生成陷門并發送至云服務器；

檢索模塊，用于根據查詢陷門檢索加密圖像集，并將檢索結果返回至查詢用戶，查詢用戶解密后得到檢索結果。