[发明专利]一种应用于DICOM格式的医学图像隐私保护方法

说明书

本发明公开了一种应用于DICOM格式的医学图像隐私保护方法，首先构建混沌系统；然后利用哈希函数生成混沌系统的初始值和系统参数，并对原始明文图像进行空间上的置乱操作；接着计算新一轮的混沌系统初始值和系统参数，并对置乱的图像进行扩散和比特移位操作，以消除明文之间的统计特性；对移位后的中间密文进行异或操作，以进一步增强密文像素和算法之间的相关性，最终得到加密的密文图像；最后对DICOM文件的标签信息进行加密。本发明对选择明文攻击、密钥蛮力攻击、差分分析攻击具有很强的鲁棒性。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及一种图像加密方法，特别是涉及一种DICOM格式的的医学图像加密方法。

背景技术

DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)即医学数字成像和通信，被广泛应用于医学图像设备当中，患者的医学图像也都是以DICOM文件格式进行存储。但是医学图像在传输的过程中易遭到黑客攻击，使病人的隐私遭到泄露。因此，为保护病人的个人隐私信息，对DICOM格式的医学图像进行加密处理显得愈发重要。

DICOM文件分为两个部分，一部分是前面的标签记载了病人的个人隐私信息，另一部分是图像像素部分，因此在加密的过程中要同时对文字和图像信息进行加密。对于一个固定的加密算法，每次加密的密钥是相同的，难以达到“一次一密”的加密效果，因此只要有足够多的样本就可以对算法进行破译。于是提出一种安全性更高的医学图像加密方法显得愈加重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于DICOM格式的医学图像隐私保护方法。

本发明所采用的技术方案是：一种应用于DICOM格式的医学图像隐私保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建超混沌系统；

步骤2：利用哈希函数生成超混沌系统的初始值,并对原始明文图像进行空间上的置乱操作；

步骤3：计算新一轮的混沌系统初始值和系统参数，并对置乱的图像进行扩散和比特移位操作，以消除明文之间的统计特性；

步骤4：对移位后的中间密文进行异或操作，以进一步增强密文像素和算法之间的相关性，最终得到加密的密文图像；

步骤5：对DICOM文件的标签信息进行加密。

作为优选，步骤1中所述混沌系统为：

其中a，b，c，d，r是控制参数，x、y、w、z为系统的状态变量。

本发明还可用别的混沌系统替代，但是本发明采用的是超混沌系统，与普通的混沌系统相比，有着更为复杂的运动现象，产生的混沌序列随机性更好。

作为优选，步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：用SHA-512哈希算法对原始明文图像进行哈希操作，得到一个512比特的二进制序列S，其中M为明文图像数据的行数，N为明文图像数据的列数；

步骤2.2：把二进制序列S平均分成四个二进制序列，每个128比特，并转换成对应的十进制数字得到X₁，X₂，X₃，X₄；

步骤2.3：由下式生成超混沌系统的初始值；

当a＝35，b＝3，c＝12，d＝7，r＝0.6时，系统进入混沌状态，由此得到四个超混沌序列L_n，n＝1，2，3，4；