[发明专利]一种高强度医学图像快速加密方法及解密方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像加密领域，尤其是涉及一种安全性高、加解密速度快的高强度医学图像快速加密方法及解密方法。

背景技术

数字图像是目前最流行的多媒体形式之一，在政治、经济、国防、教育、医疗等方面均有广泛应用。对于某些特殊领域，如军事、商业和医疗，数字图像还有较高的保密要求。为了实现数字图像加密，多采用传统加密、空域加密以及压缩加密三种方式对图像进行加密操作。传统加密方式在实际操作中一般先将二维图像转换成一维数据，再采用DES、AES等加密算法进行加密。空域加密方式采用像素置乱、代换、扩散操作对图像信息进行二维加密。压缩加密方式对图像进行变换域计算，由于变换编码减少数据冗余、降低相关性和数据量，因此适用于结合压缩算法对图像进行加密。

混沌图像加密方法在计算机精度有限的情况下会导致混沌序列周较短，随机性不高；同时，在一、二阶低维度时容易被相空间重构方法以及选择明文方法攻击；高阶混沌系统则存在算法复杂、计算量大等特点，导致加密效率的降低。压缩加密算法由于存在变换编码精度的问题，会对原图像造成改变，医学图像涉及到患者诊断准确性，在真实度和精确度方面有较高的要求，一般不适用图像压缩加密算法。传统对称加密方式在密钥生成和交换上存在安全隐患，而非对称加密方式在加密效率上不适合应用于容量较大的二进制文件，包括图片等文件。

中华人民共和国国家知识产权局于2013年08月14日公开了公布号为CN103248854A的专利文献，名称是基于均匀置乱和混沌映射的医学图像加密方法，具体为：设置密钥并生成随机数列，将医学图像分为多块小正方形，医学图像进行均匀置乱运算，利用生成的伪随机数乘以一个像素系数，取整后与原像素异或，对所有像素重复执行前几个步骤，遍历医学图像汇总所有像素，完成图像加密。此方案仍然存在运算量大、耗时长、加密效率低等问题。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的加密速度、安全性、图像精度无法兼顾等的技术问题，提供一种密钥空间大、分布均匀、加密效果好、运算速度快、安全性高、不影响图像精度的一种高强度医学图像快速加密方法及解密方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高强度医学图像快速加密方法，加密流程包括以下步骤：

S001、读取目标图像；

S002、对整个图像进行SHA-256数字摘要运算，得到原始图像Hash值；

S003、将图像分解为文件头部分和文件体部分；

S004、在(2⁶³，2⁶⁴-1]集合中随机获取一个数X′；

S005、将文件头部分、原始图像Hash值和随机数X′打包得到关键数据；

S006、使用RSA公钥对关键数据进行加密，形成加密文件包；

S007、将文件体部分分为32字节大小的数据块，如果最后一个数据块小于32字节，则对最后一个数据块进行补位使其等于32字节，得到的数据块总数记为m；

S008、根据公式X_n+1=μX_n(1-X_n)进行递归运算，直至生成X_k+m，n为自然数，k为随机数X′的末尾4位十进制数，μ为变化参数，初始值X₀为密钥种子，X₀的计算公式为X₀=( X′-2⁶³)/2⁶³；

S009、设定变量i的初始值为1；

S010、将X_k+i作为SHA-256的输入，输出32字节的定长字符串作为第i个数据块的AES动态密钥，然后进入步骤S011；

S011、利用AES（高级加密标准，Advanced Encryption Standard）动态密钥对对应的数据块进行加密，然后进入步骤S012；