[发明专利]基于DICOM信息生成密钥的医学图像选择加密方法

权利要求书

1.基于DICOM信息生成密钥的医学图像选择加密方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、取大小为M×N的灰度医学图像作为原始图像Image；

步骤二、采用随机数生成器生成长度为T的初始密钥序列A；T＞M×N；

步骤三、舍弃A的前10000个元素，获得控制密钥序列B，选取B中的前x个元素，记为b₁，b₂，......，b_x；

步骤四、对b₁，b₂，...，b_x进行向下取整及取余操作，获得元素序列b₁′，b₂′，......，b_x′，将所述元素序列b₁′，b₂′，......，b_x′作为DICOM标签信息选取的控制指针；并选取对应的标签信息d1，d2，...，dx；

采用哈希算法对d1，d2，......，dx进行哈希运算，获得哈希值字符串d1_hash，d2_hash，......，dx_hash；

将d1_hash，d2_hash，......，dx_hash转为二进制哈希值字符串：d1⁽²⁾_hash，d2⁽²⁾_hash，...，dx⁽²⁾_hash；

步骤五、将步骤三中的控制密钥序列B转换为二进制序列B⁽²⁾，以L为步长对B⁽²⁾共截取x次，获得x个长度为L的标签密文序列

步骤六、对步骤四的二进制哈希值字符串进行加密，获得标签密文C₁，C₂，......，C_x，

将标签密文C₁，C₂，......，C_s每一个密文序列分成y组，且y＜L，每组序列长度为L/y，对小组元素按下式方法进行折叠加密：

式中，表示异或运算，C₁₁，C₁₂，......C_xy为小组分段后的结果；

对获得的key₁，key₂，key₃，key₄，key₅，key₆进行计算，获得加密过程中的控制参数u₀，u₁，u₂，和初始值x₀，x₁，x₂；计算公式如下：

式中，key(1：)、key(2：)、key(3：)、key(4：)、key(5：)和key(6：)分别为第一行、第二行、第三行、第四行、第五行和第六行的所有元素；

步骤七、计算原始图像Image的感兴趣区域分割，获得感兴趣区域分割阈值t；

将所述原始图像Image分为n×n的图像块B_s，共得个图像块，其中n为用户根据需求所划分的图像块大小；计算图像块B_s内所有像素灰度值的平均值

步骤八、进行感兴趣区域判别，具体方法如下：

当时，则该图像块B_s为感兴趣区域ROI_r，设置对应的感兴趣区域标志位为1；

当时，则该图像块B_s为非感兴趣区域ROB，设置对应的感兴趣区域标志位为0；

其中为对应的第s个感兴趣区域的标志位，其中r为图像感兴趣区域编号，r＝1，2，…，sum(ROI)，sum(ROI)为图像中所有被判别为感兴趣区域的图像块的个数；

步骤九、将ROI_r区域中像素进行重排，变形为长度为(n×n)×sum(ROI)的一维感兴趣序列ROI_1D；

步骤十、将步骤六中的控制参数u₁和初始值x₁分别带入步骤二随机数生成器中，迭代M×N+1000次，获得混沌序列A₁；

将控制参数u₂，u₃和初始值x₂，x₃分别带入步骤二随机数生成器中，迭代2×M×N+1000次，获得混沌序列A₂；

步骤十一、舍弃所述混沌序列A₁的前1000个随机数，从1001开始选取(n×n)×sum(ROI)个随机数作为置乱序列Q1；

舍弃所述混沌序列A₂，A₂前1000个随机数，从1001开始选取(n×n)×sum(ROI)个随机数作为扩散序列Q2，Q3；

步骤十二、将步骤二十中扩散序列Q2，Q3进行计算，获得扩散密钥流K1，K2；并将所述扩散密钥流K1分成2个长度均为M×N混沌序列K₁₁，K₁₂；

将所述扩散密钥流K2分成2个长度均为M×N混沌序列K₂₁，K₂₂；

分别对混沌序列K₁₁K₁₂，K₂₁，K₂₂进行截取，获得四个长度均为的混沌序列D₁，D₂，D₃，D₄；

步骤十三、将所述混沌序列D₁，D₂，D₃，D₄进行变形，获得大小为的扩散密钥矩阵P1，P2，P3，P4；

步骤十四、对步骤十一所述的置乱序列Q1升序排序，并记录索引值，组成索引序列T；将步骤九所述的一维感兴趣序列ROI_1D进行置乱得到置乱后一维序列CROI_1D；

步骤十五、将所述置乱后一维序列CROI_1D进行变形，获得大小为sum(ROI)×(n×n)的置乱后的矩阵CROI；

将置乱后的矩阵序列CROI与步骤十三中的扩散密钥矩阵P1进行自上至下的取模行扩散得到第一次扩散后的矩阵E₁；

将所述矩阵E₁与扩散密钥矩阵P2进行自左至右的取模列扩散，获得第二次扩散后的矩阵E₂；

将所述矩阵E₂与扩散密钥矩阵P3进行自下至上的取模行扩散，获得第三次扩散后的矩阵E₃；

将所述矩阵E₃与扩散密钥矩阵P4进行自右至左的取模列扩散，获得最终的16位无符号整数感兴趣区域密文矩阵EnROI；

步骤十六、将所述16位无符号整数感兴趣区域密文矩阵EnROI，按照步骤八中的感兴趣区域标志位为1的元素位置放回，获得最终的密文图像EnImg。