[发明专利]一种多用户环境下的高效加密图像检索方法

说明书

本发明公开了一种多用户环境下的高效加密图像检索方法，本发明的图像拥有者提取图像特征向量集，再利用加密密钥加密图像特征；被授权的查询用户将提取的特征向量用自己的公钥加密，得到查询请求的陷门；云服务器计算特征向量对应的的dhash值，并计算索引结构中符合要求的dhash值与陷门之间的汉明距离，筛选出汉明距离小于阈值的加密图像，并将这些加密图像返回给查询用户。本发明使用分布式双门限公钥密码方法，克服了现有技术中被授权的查询用户之间密钥共享的缺陷，使得本发明实现了多用户的加密图像检索，有利于对查询用户的隐私保护。本发明使用dhash和构造的独特的搜索索引，实现了高效的加密图像检索，有利于大规模的加密图像检索。

技术领域

本发明属于数据加密领域，具体涉及一种多用户环境下的高效加密图像检索方法。

背景技术

随着云技术的发展，越来越多的包括个人和企业的图像拥有者更愿意将大量的图像数据外包至远程的“诚实但好奇”的云服务器，以节省本地存储和计算开销。但是由于云的开放性和半信任性质，包括云服务器本身在内的非法实体可能会窃取图像中包含的敏感信息，如个人身份，家庭住址，工作单位，甚至财务信息。为了保护图像的隐私，一般情况下图像拥有者需要在外包数据前对图像进行加密，然而传统的加密技术使得图像检索和图像共享变得困难。当用户(包括图像拥有者)想要获得感兴趣的图像是，他必须从云端下载加密的图像到本地再进行解密，这无疑造成了带宽和计算资源的浪费，同时存在隐私泄露的风险。因此，学者们对加密域图像检索进行了广泛的研究，以使图像可以在保护图像隐私的情况下被检索。然而现有的技术在加密图像检索应用中存在相应的问题。

现有的加密图像检索方案主要分为两种，第一种是图像拥有者直接加密图像，将加密图像集外包给远程公有云服务器，云服务器从加密图像中提取被加密的特征向量，并通过计算加密特征向量之间的距离来判断加密图像之间的相似度，从而实现加密图像检索。第二种是图像拥有者首先提取图像的特征向量，并对图像和图像特征向量分别加密，然后将加密图像和加密特征向量外包给远程公有云服务器，云服务器通过计算加密特征向量之间的距离来判断加密图像之间的相似度，从而实现加密图像检索。然而，大部分现有的方案仅仅支持单密钥机制，从而导致用户之间存在密钥共享问题，这使得用户端存在隐私泄露的风险，在真实的应用场景中是不实际。此外，现有的大部分加密图像检索方案仅支持线性查询，导致查询响应时间长，这对于查询用户来说是不能接受的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种多用户环境下的高效加密图像检索方法，该方法能够实现对加密图像的高效检索，并应用于安全图像共享，同时支持高效的加密图像检索，解决了密钥共享带来的安全问题，提高了方案的安全性，同时降低了查询相应时间。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，密钥生成中心KGC利用分布式双门限公钥密码方法为系统中包括图像拥有者、被授权的合法查询用户、存储云服务器SS和计算云服务器CS生成相应的密钥，并通过安全通道进行发送；

步骤二，图像数据拥有者提取明文图像的特征向量，并对特征向量和图像进行加密，将加密后的特征向量和图像发送至存储云服务器SS；

步骤三，存储云服务器SS与计算云服务器CS共同执行安全小于协议，使存储云服务器SS生成所有图像对应的dhash值；

步骤四，存储云服务器SS将dhash值将划分为div段，并构造索引；

步骤五，被授权的查询用户利用卷积神经网络CNN提取查询图像的特征向量，并用自己的加密密钥加密特征向量，最后将加密的特征向量作为查询请求的陷门；

步骤六，存储云服务器SS和计算云服务器CS根据dhash值，对加密图像进行检索，存储云服务器SS将检索到的相似加密图像发送给查询用户；

步骤七，查询用户根据图像数据拥有者的密钥加密图像集和特征向量集对接收到的图像进行解密，得到每个加密图像对应的明文图像。