[發明專利]基于混沌映射和選擇性Signcryption的DICOM圖像非對稱加密方法

有效

• 申請號: 202110088780.X
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112838922B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 顧國生;董哲盟;王健斌;吳培新;葉乃銘;鄧杰航
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/06;H04L9/32;H04L9/40
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發明提供基于混沌映射和選擇性Signcryption的DICOM圖像非對稱加密方法，包括：輸入圖像序列并進行多級小波變換處理，獲取小波系數；廣義雙峰混沌系統和三維交織混沌系統生成加密序列、選點序列和置亂序列；根據加密序列對小波系數進行混沌加密；根據選點序列選出部分混沌加密后的小波系數進行ECC加密，同時對原系數序列的MD5hash進行ECC簽名，兩步合并進行Signcryption，構成ECC簽密；對ECC簽密后的圖像根據置亂序列進行比特級置亂，生成加密圖像。以上通過對DICOM圖像進行混沌和ECC雙重加密處理，提高了圖像加密的安全性；同時，對圖像進行多級小波變換選取部分數據進行非對稱性加密的形式，有效地提高了加密效率，并通過比特級混沌置亂保證部分加密的影響擴展至整個圖像。

技術領域

本發明涉及醫學圖像加密處理技術領域，更具體的，涉及一種基于混沌映射和選擇性Signcryption的DICOM圖像非對稱加密方法及系統。

背景技術

醫學影像學，是研究借助于某種介質(如X射線、電磁場、超聲波等)與人體相互作用，把人體內部組織器官結構、密度以影像方式表現出來，供診斷醫師根據影像提供的信息進行判斷，從而對人體健康狀況進行評價的一門科學，包括醫學成像系統和醫學圖像處理兩方面相對獨立的研究方向。醫學圖像常見的格式有DICOM、Mosaic、Analyse、NIFTI等等。

Kanso團隊在2015年提出全面和特定的基于混亂的圖像加密組合適用于醫學圖像加密應用。提出的模型由幾步驟組成,其中一個步驟由兩個階段組成,一個洗牌階段,一個覆蓋階段。這兩個階段是基于區塊的和利用混沌的cat映射來重新排列和覆蓋信息圖像。仿真結果顯示了該方案的優越性，證明了該方案對密碼分析攻擊的安全性，從而肯定了該方案用于連續安全圖像通信的合理性。

MoreshMukhedkar等人2015年的曾建議使用Blowfish算法完成圖像加密，由于該算法具有速度快、執行力強、速度快、基本、位可控等特點，適用于圖像隱藏最小有效位(LSB)算法。為了提高安全性，提出了一種圖像加密與圖像加密和圖像隱藏相結合的混合方法。

在保護重要數據時，隨機數是密碼基元質量的關鍵部分，它由加密密鑰表示。數字醫學圖像的處理和傳輸存在一些安全問題，因此保持圖像的完整性和保密性是非常重要的。醫學圖像的驗證主要是為了保證存儲在信息系統中的醫學數據的完整性和安全性。

醫學圖像不同于普通圖像，其像素通常為12位且包含負數值，目前的醫學圖像加密大部分都是置亂和置換分別處理原始的醫學圖像從而生成加密圖像，或者是是使用雙重加密方法先對圖像加密一次，然后繼續對后續的圖像進行簽密處理。然而，該方法圖像加密方法加密效率不高，以及在加密后的安全性不夠強，容易遭到破解。

公開號為CN104468489A的中國發明專利于2015年3月25日公開了一種云端錄像平臺的檔案安全保密機制，對圖像文件案本文進行有效的保密，大幅提高圖像文件案本文的保密性，使圖像文件案除用戶外任何人都不能獲得，能有效防止云端錄像平臺的圖像文件案外泄。然而，該方法亦并不適用于對醫學圖像的加密。

發明內容

本發明為克服現有的圖像加密技術存在加密效率不高、安全性不強且不適用于醫學圖像的技術缺陷，提供一種基于混沌映射和選擇性Signcryption的DICOM 圖像非對稱加密方法及系統。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

基于混沌映射和選擇性Signcryption的DICOM圖像非對稱加密方法，包括以下步驟：

S1：輸入圖像序列并生成密鑰；

S2：對圖像序列進行多級小波變換處理，將系數序列整體上移至非負域，獲取非負小波系數；

S3：使用密鑰生成混沌系統初始值和間歇參數，構建并對廣義雙峰混沌系統和三維交織混沌系統進行初始化；