[发明专利]一种基于区块链的可追溯多用户密文图像检索方法

权利要求书

1.一种基于区块链的可追溯多用户密文图像检索方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤一、系统初始化：首先,输入一个安全参数λ，密钥生成中心生成双线性对参数prms＝(G,G_T,e,g,p)，两个(d+α+1)×(d+α+1)维随机可逆矩阵M_A和M_B，一个(d+α+1)维随机二进制向量B_i；为每一个图像拥有者生成密钥对K_o＝(pk_o,sk_o)，为每一个图像用户生成密钥对K_u＝(pk_u,sk_u)，其中密钥生成中心为每个图像拥有者生成水印密钥K_w，并通过计算获得重加密密钥

步骤二、图像加密：图像拥有者拥有的图像集合IS＝{IS₁,IS₂,…,IS_n}，其中n代表图像拥有者拥有的图像总数；对图像进行加密之前，图像拥有者选择一个随机数然后图像拥有者对图像进行加密，得到图像密文最终生成一组图像密文集合IC＝{IC₁,IC₂,…,IC_n}，并将其发送到云服务器；

步骤三、生成索引：图像拥有者首先对图像集合IS＝{IS₁,IS₂,…,IS_n}中每一张图像IS_i通过CNN提取特征，得到的特征v_i＝{v_i1,v_i2,…,v_id}，其中d是特征向量的维度；然后将v_i扩展为v_ie＝{v_i1,v_i2,…,v_id,||v_i||,x₁,x₂,…,x_α}，其中{x₁,x₂,…,x_α}是随机二进制向量；v_ie随后被切分为两个部分，分别是v_ie1和v_ie2；切分的结果由B_i决定，即若B[k]＝0，则v_ie1[k]＝v_ie2[k]＝v_ie[k]；否则v_ie1[k]+v_ie2[k]＝v_ie[k]；最后，图像拥有者获得加密索引对每个图像集合IS，图像拥有者生成索引集合Γ＝{v′_ie,v′_2e,…,v′_ne}并上传到区块链；

步骤四、生成水印：图像拥有者获取对应身份的指纹信息，并使用HMAC编码得到由0和1构成的字符串f_p；确定一个嵌入强度θ和一组标准正态分布的扩频序列情况下，图像拥有者使用水印密钥K_w通过流密码将序列加密为S；图像拥有者在有效长度l内计算水印w_i＝1+θ·S_i·(2p_i-1)，其中i是水印w的比特数且i≤l；若l＜i≤t，则w_i＝1，其中t是图像DCT序列的长度；图像拥有者的水印表示为w_o，图像用户的水印表示为w_u；图像拥有者获得自己身份的加密水印其中图像拥有者还为每个图像用户生成加密水印其中最终图像拥有者IO将生成的加密水印ew_o和ew_u发送给云服务器；

步骤五、生成陷门：图像用户用自己的查询图像生成陷门；首先，图像用户提取查询图像的特征向量v_q＝{v_q1,v_q2,…,v_qd}，然后将v_q扩展为v_qe＝{v_q1,v_q2,…,v_qd,||v_q||,y₁,y₂,…,y_α}，其中{y₁,y₂,…,y_α}是随机二进制向量；然后，图像用户根据B_i对v_qe进行切分；若B[k]＝0，则v_qe1[k]+v_q2[k]＝v_qe[k]；否则v_qe1[k]＝v_qe2[k]＝v_qe[k]；最终，图像用户获得陷门并将陷门tp＝v′_qe上传到区块链；

步骤六、匹配图像：区块链根据上传的tp与Γ，根据下列公式计算距离：

设定U为结果的上界；若M＜U，区块链则会发布满足条件的匹配结果，图像用户获得结果后发送给云服务器；

步骤七、添加水印与重加密：云服务器在收到图像匹配结果后，在对应的密文图像中添加水印；首先添加图像拥有者水印得到：

然后添加图像用户水印得到：

云服务器CS进行重加密，得到：

最后，云服务器将重加密结果R_e返回给图像用户；

步骤八、解密图像：图像用户在得到云服务器返回的结果后，用自己的私钥sk_u对重加密图像R_e通过下列公式进行解密：

从而得到附带水印的原图像。