專利名稱：基于均勻置亂和混沌映射的醫(yī)學(xué)圖像加密方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)圖像通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種醫(yī)學(xué)圖像的信息隱藏方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)信息安全的關(guān)注越來(lái)越多。圖像能保存大量信息，在許多領(lǐng)域中，圖像加密有其特有的價(jià)值。尤其在醫(yī)療領(lǐng)域中，為保護(hù)病人的隱私以及一些學(xué)術(shù)機(jī)密，醫(yī)學(xué)影像在傳輸與存儲(chǔ)過(guò)程中的加密顯得十分重要。
圖像加密因?yàn)槠湫畔⒘看?，很多的傳統(tǒng)加密技術(shù)如AES(高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn))等，由于算法復(fù)雜因而加密過(guò)程長(zhǎng)且復(fù)雜，運(yùn)算量巨大，加密一幅圖所需要的時(shí)間過(guò)于漫長(zhǎng)，所以并不實(shí)用。且在另一方面，圖像具有二維信息的二維連續(xù)性，大大不同于一維信息，所以許多傳統(tǒng)的為一維信息設(shè)計(jì)的加密函數(shù)都不能確保能很好的掩蓋圖像信息。
醫(yī)學(xué)圖像的傳輸與存儲(chǔ)過(guò)程中和普通圖像加密有所不同，要考慮到篡改等攻擊的威脅，篡改可能造成誤診等嚴(yán)重問(wèn)題 。
如上所述，提出一種簡(jiǎn)單高效的圖像加密算法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像中十分重要。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于均勻置亂和混沌映射的醫(yī)學(xué)圖像加密方法來(lái)掩蓋圖像信息，先將醫(yī)學(xué)圖像中的像素做均勻置亂，再采用混沌映射方法改變圖像像素值，最終生成具有一定抗篡改能力的加密圖像。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種基于均勻置亂和混沌映射的醫(yī)學(xué)圖像加密方法，包括以下步驟:
步驟1:設(shè)置密鑰并生成隨機(jī)數(shù)列，過(guò)程為:
步驟1.1:設(shè)置密鑰Xtl，所述的Xtl由用戶設(shè)定，且有Xtl e (O, I)；
步驟1.2:生成隨機(jī)數(shù)列，公式如下:
xn+1=rxn(1-Xn) (0.1)
上式中，用戶設(shè)定的密鑰Xtl作為公式(1.1)的起始值，r為由用戶設(shè)定的實(shí)數(shù)，當(dāng)r e (3.7，4]時(shí)，利用公式(1.1)遞歸生成一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)列，數(shù)列每項(xiàng)為一個(gè)O到I的實(shí)數(shù)，即 xn e (O, I)；
步驟2:將醫(yī)學(xué)圖像分為多塊小正方形，過(guò)程為:首先對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行處理，在醫(yī)學(xué)圖像邊緣處填充零使得不規(guī)則醫(yī)學(xué)圖像變成標(biāo)準(zhǔn)正方形圖像；然后將醫(yī)學(xué)圖像劃分為大小相等的小正方形；
步驟3:將醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行均勻置亂運(yùn)算，采用如下:[嶋]OX_
式中，x'、y'為像素被置亂后所生成的新坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，
權(quán)利要求
1.一種基于均勻置亂和混沌映射的醫(yī)學(xué)圖像加密方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:設(shè)置密鑰并生成隨機(jī)數(shù)列，過(guò)程為； 步驟1.1:設(shè)置密鑰Xe)，所述的Xo由用戶設(shè)定，且有Xo e (O, I)； 步驟1.2:生成隨機(jī)數(shù)列，公式如下: xn+1=rxn(l-xn) (1.1) 上式中，用戶設(shè)定的密鑰Xtl作為公式(1.1)的起始值，r為由用戶設(shè)定的實(shí)數(shù)，當(dāng)r e (3.7，4)時(shí)，利用公式(1.1)遞歸生成一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)列，數(shù)列每項(xiàng)為一個(gè)O到I的實(shí)數(shù)，即 xn e (O, I)； 步驟2:將醫(yī)學(xué)圖像分為多塊小正方形，過(guò)程為:首先對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行處理，在醫(yī)學(xué)圖像邊緣處填充零使得不規(guī)則醫(yī)學(xué)圖像變成標(biāo)準(zhǔn)正方形圖像；然后將醫(yī)學(xué)圖像劃分為大小相等的小正方形； 步驟3:將醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行均勻置亂運(yùn)算，采用如下:(；:)=δχΚ(12) 式中，X '、y '為像素被置亂后所生成的新坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，H a/+JOm g)表示對(duì)一個(gè)小正方形塊內(nèi)的像素進(jìn)行置亂，其中a、b為公式(1.2)的參數(shù)，計(jì)算方法為:步驟1.2生成的偽隨機(jī)數(shù)列乘以一個(gè)小于10的整數(shù)后加I得到的值作為a或b ；x和y分別為原始醫(yī)學(xué)圖像中像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，M為原始醫(yī)學(xué)圖像的X軸分辨率，B為在X方向分割的小正方形的塊數(shù)；β代表進(jìn)行置亂次數(shù)，為一個(gè)整數(shù)，一般可以使用4到10的整數(shù)，實(shí)際操作中可以在β次置亂中，每次使用不同的a，b參數(shù)，來(lái)保證置亂的復(fù)雜度^和k2表示坐標(biāo)(X，y)所在小塊的位置，即塊的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)； 步驟4:利用步驟1.2所生成的偽隨機(jī)數(shù)乘以一個(gè)像素系數(shù)，取整后與原像素進(jìn)行異或運(yùn)算； 所述的像素系數(shù)計(jì)算公式如下: C=2S (1.3) 式中，C表示像素系數(shù)，s表示圖像位深度； 步驟5:對(duì)所有像素重復(fù)執(zhí)行步驟I至5，遍歷醫(yī)學(xué)圖像匯總所有像素，完成圖像加密。
2.如權(quán)利要求1所述的基于均勻置亂和混沌映射的醫(yī)學(xué)圖像加密方法，其特征在于:步驟2所劃分的小正方形的塊數(shù)計(jì)算最大值方法為: ,圖像X軸分辨率圖像Γ軸分辨率 式中，A表示小正方形的塊數(shù)，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的劃分成的小正方形塊數(shù)應(yīng)小于或等于A。
全文摘要
基于均勻置亂和混沌映射的醫(yī)學(xué)圖像加密方法，屬于網(wǎng)絡(luò)圖像通信技術(shù)領(lǐng)域。設(shè)置密鑰并生成隨機(jī)數(shù)列，將醫(yī)學(xué)圖像分為多塊小正方形，醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行均勻置亂運(yùn)算，利用生成的偽隨機(jī)數(shù)乘以一個(gè)像素系數(shù)，取整后與原像素異或，對(duì)所有像素重復(fù)執(zhí)行步驟1至5，遍歷醫(yī)學(xué)圖像匯總所有像素，完成圖像加密。本發(fā)明所提出的基于均勻置亂和混沌映射的醫(yī)學(xué)圖像加密方法，比現(xiàn)有方法簡(jiǎn)單，加密更加快速；與為維流密碼加密方法相比，能很好的掩蓋圖像二維的信息；特別針對(duì)醫(yī)學(xué)圖像加密領(lǐng)域，注重篡改攻擊帶來(lái)的誤診危害，有很好的抗篡改攻擊能力。
文檔編號(hào)H04L9/00GK103248854SQ20131015145
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者代茵, 張瀚秋, 屈曉萍, 李亞威, 于利偉, 王桐 申請(qǐng)人:東北大學(xué)