一种人体生理数据隐私保护的方法技术

技术编号:18451801 阅读:25 留言:0更新日期:2018-07-18 10:36
本发明专利技术公开了一种人体生理数据隐私保护的方法,以解决智慧医疗系统中存在的隐私泄露风险问题。本发明专利技术通过把生理数据映射为直角坐标系中的一条与X轴垂直的直线,然后构造椭圆方程,求出直线与椭圆相交于直角坐标系上方的点P,再求出椭圆左侧焦点F1与P两点的直线F1P;之后通过读取手机的罗盘值为θ,然后以这个罗盘值作直角坐标系中的直线l,求出直线F1P与直线l的交点与夹角,最后用交点与夹角代替真实的生理数据,使得患者的真实生理数据得以保密。本发明专利技术安全性较好、属于轻量级别,能够有效节约能耗,很适合于移动设备。

A method of privacy protection for human physiological data

The invention discloses a method for protecting the privacy of human physiological data, so as to solve the problem of privacy leakage in the intelligent medical system. By mapping physiological data to a straight line perpendicular to the X axis in a Cartesian coordinate system, an elliptic equation is constructed to find the point P that intersects the line and the ellipse above the right angle coordinate system, and then the linear F1P of the left focus F1 of the ellipse and the P two points is obtained, and then the compass value of the reading hand machine is theta and then the compass is used. As a straight line L in a rectangular coordinate system, the intersection point and angle between the straight line F1P and the straight line L are obtained. Finally, the real physiological data are replaced with the intersection point and the angle angle, so that the patient's real physiological data can be kept secret. The invention has good safety, belongs to light weight level, and can effectively save energy consumption, and is very suitable for mobile devices.

【技术实现步骤摘要】
一种人体生理数据隐私保护的方法
本专利技术涉及一种应用于智慧医疗的人体生理数据隐私保护方法,属于智慧医疗、信息安全和物联网技术的交叉领域。
技术介绍
在生活水平不断提高的同时,人们逐渐意识到了自身健康的重要性,也逐渐改变以往病重才就医的习惯,在诸如健身、体检等方面的关注和投入呈现逐年上升趋势,对医疗信息的需求也趋于旺盛。但"看病难,看病贵”却是我国最突出的社会问题之一,医患资源的结构性失衡是看病难题的症结所在。医疗信息化的关键在于以患者为中心实现信息的共享、流动与智能应用。唯有通过信息化手段建立共享服务,在医疗服务全环节中实现协同和整合,才能推动医患资源的灵活流动和结构优化,才能在最小的资源消耗下对个人的健康状况进行监测和处理,从整体上提高个人健康水平。智慧医疗利用最先进的物联网技术,实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动。其特点是通过无线网络,使用手持移动设备(如手机、平板等)便捷地连通各种诊疗仪器(一般设置有无线传感器),使医务人员能在任何地点随时掌握患者的各类医疗信息,随时随地的快速制定诊疗方案。智能化的医疗信息网络系统为医院和患者带来极大便利的同时,信息安全和数据保密问题却成为了制约医疗信息化推进的重大瓶颈。在当前对医疗行业提供的网络安全技术解决方案中,防火墙和病毒检测等传统的安全技术只能阻挡部分从外部到内部的攻击,对医患的数据隐私泄露和内部的信息窃取几乎无能为力,这可能引发重要医疗数据的泄密,严重影响到了患者的健康隐私和利益安全。
技术实现思路
为了解决上述智慧医疗系统中存在的隐私泄露风险问题,本专利技术提供了一种人体生理数据隐私保护的方法,具体包括如下步骤:人体生理数据发送前的处理:构造椭圆方程;把将要传输的人体生理数据映射为直角坐标系中的一条与X轴垂直的直线,得到人体生理数据直线;求出上述人体生理数据直线与椭圆相交于直角坐标系上方的点P;求出椭圆左侧焦点F1与P两点之间的直线F1P;读取移动终端的罗盘值为θ(此为一个偏离方向北的角度),然后以这个罗盘值作直角坐标系中的直线l;求出直线F1P与直线l的交点与夹角(此为直线F1P与直线l顺时针的夹角),最后用交点与夹角代替真实的人体生理数据进行传输,使得患者的真实生理数据得以保密。人体生理数据接收后的处理:还原直线l方程;还原直线F1P方程;求出直线F1P与椭圆方程相交于直角坐标第一象限的交点P,求出的P点横坐标即还原为患者真实的生理数据。进一步,上述构造椭圆方程的过程具体为:确定构造椭圆方程的焦点:假设人体生理数据均为正数,把生理数据的正常范围值作为椭圆的两个焦点F1(c1,0)和F2(c2,0);确定构造椭圆的原点坐标:根据焦点坐标F1(c1,0)和F2(c2,0),计算出椭圆两焦点之间距离的一半为c,则椭圆原点坐标为(c1+c,0);确定构造椭圆的长半轴长:根据椭圆性质2a>2c,求出a=α*c(α∈[1.5,+∞));根据确定构造椭圆的短半轴长的平方;进一步,人体生理数据直线的生成过程为:假设点K(k,0)为人体生理数据所对应于直角坐标系内的一点,k为生理数据的真实测量值,其值在不正常的时候,k<c1或k>c2,k>=c1+c-a且k<=c1+c+a,故生理数据映射到直角坐标系中的直线为:x=k。进一步,直线F1P的计算过程为:已知F1(c1,0)和P(k,yp),根据直线两点公式可得直线F1P方程为:进一步,直线l的计算过程为:移动设备的罗盘值是随携带者移动而不断变化的,将读取的罗盘值记为θ,其角度范围为0°到360°,而映射到直角坐标系中的范围必须为0°到180°,故θ=θmod180(即对θ求180的余数),由于直线l经过原点,根据直线斜率公式可知直线l:而当θ∈{0,π}时,由于与是不存在的,故此时直线l就为Y轴直线:x=0。进一步,直线F1P与直线l的交点与夹角的计算过程为:进一步,人体生理数据的接收步骤中,还原直线l方程的具体方法为:进一步,人体生理数据的接收步骤中,还原直线F1P方程的具体方法为:进一步,人体生理数据的接收步骤中,求出直线F1P与椭圆方程的交点P的具体方法为:本专利技术中使用的标记表示为:椭圆的两个焦点为F1和F2;椭圆截与两焦点连线重合的直线所得的弦为长轴,长为2a;椭圆截垂直平分两焦点连线的直线所得弦为短轴,长为2b;椭圆焦点两点的距离为2c。通过采用上述技术方案,本专利技术取得了如下的技术效果:1、算法轻量。本专利技术通过把患者生理数据映射到椭圆曲线中,结合罗盘的方向值,实现数据隐私保护,其核心在于计算出α、θ的角度与Q点坐标,区别于传统算法中存在的各种迭代计算,省去了繁冗的计算;2、节能效果好。目前智慧医疗中大多使用智能手机或平板作为传输设备,而能耗对于此类设备较为敏感。本专利技术由于采用轻量级算法,使得对移动终端的内存占用小、电量损耗较低,很适合于该类移动设备。3、隐私保密性能好。采用本专利技术方法,攻击者即便截获了隐私变换后的参数(α,θ,Q),但由于其缺少必要的中间信息,无法从参数中还原出真实的隐私数据,使得医疗私密数据得到有效的保护。附图说明图1是构造椭圆及各直线示意图。图2是罗盘示意图。具体实施方式下面结合附图和较佳实施例对本专利技术作进一步详细说明。在智慧医疗系统中,一般会有用于采集生理数据的医疗传感器(血压传感器、脉搏传感器、体温传感器等等),等生理数据采集完成之后,医疗传感器节点会将采集的数据通过网关节点发送给服务器终端或者手机和平板等移动设备,再由终端或者移动设备通过互联网发送给智慧医疗中心,因此,在传感数据发送之前需要基于椭圆方程完成人体生理数据隐私变换以保护数据的安全性。人体生理数据如体温、脉搏和血压等等,它们都有一个范围区间作为区分数据是否正常的标准,如人的体温正常范围一般在36℃到37℃,而可变范围在34℃到41℃之间(正常情况下)。在本实施例中,需假设移动设备终端均配备了罗盘传感器(绝大多数的手机都具备指南针功能),且移动设备的发送方和接收方共享相同的椭圆方程。下面以体温传感器的生理数据为例来阐述本专利技术方法的隐私变换过程,此时测得患者体温为36.5℃,进行下述步骤:一、数据发送前的处理过程步骤1:如图1所示,确定构造椭圆方程的焦点。设置人体生理温度的正常范围值作为椭圆方程的两个焦点,假设人体生理温度正常范围为36℃到37℃之间,超过这个范围被示为不正常,那么椭圆方程的两个焦点坐标就为F1(36,0)和F2(37,0);步骤2:确定构造椭圆的原点坐标。根据椭圆方程两焦点坐标F1(36,0)和F2(37,0),计算出椭圆两焦点距离的一半为c=0.5,那么其椭圆方程原点坐标为(36.5,0);步骤3:确定构造椭圆的长半轴长。由于人体温度的可变范围在34℃到41℃之间(正常情况下),故这里的α可取5,由公式a=α*c(α∈[1.5,+∞))可得a=2.5;步骤4:确定构造椭圆的短半轴长的平方。根据公式b2=a2-c2,可知b2=6;步骤5:构造椭圆方程:把a=2.5,c=0.5,c1=36,,b2=6代入方程可得人体温度的椭圆方程:步骤6:确定体温数据直线。由上述步骤可知点K(36.5,0)为人体体温数据对应于直角坐标系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人体生理数据隐私保护的方法,其特征在于,包括人体生理数据发送前的处理步骤以及人体生理数据接收后的处理步骤,其中,所述人体生理数据的发送前的处理步骤包括:构造椭圆方程;把将要传输的人体生理数据映射为直角坐标系中的一条与X轴相垂直的直线;求出人体生理数据直线与椭圆相交于直角坐标系上方的点P;求出椭圆左侧焦点F1与P两点之间的直线F1P;读取移动终端的罗盘值为θ,然后以这个罗盘值作直角坐标系中的直线l;求出直线F1P与直线l的交点与夹角,用交点与夹角代替真实的人体生理数据进行传输;所述人体生理数据接收后的处理步骤包括:还原直线l方程;还原直线F1P方程;求出直线F1P与椭圆方程相交于直角坐标第一象限的交点P,求出的P点横坐标即还原为真实的人体生理数据:确定构造椭圆方程的焦点:假设人体生理数据均为正数,把生理数据的正常范围值作为椭圆的两个焦点F1(c1,0)和F2(c2,0);确定构造椭圆的原点坐标:根据焦点坐标F1(c1,0)和F2(c2,0),计算出椭圆两焦点之间距离的一半为c,则椭圆原点坐标为(c1+c,0);确定构造椭圆的长半轴长:根据椭圆性质2a>2c,求出a=α*c(α∈[1.5,+∞));根据...

【技术特征摘要】
1.一种人体生理数据隐私保护的方法,其特征在于,包括人体生理数据发送前的处理步骤以及人体生理数据接收后的处理步骤,其中,所述人体生理数据的发送前的处理步骤包括:构造椭圆方程;把将要传输的人体生理数据映射为直角坐标系中的一条与X轴相垂直的直线;求出人体生理数据直线与椭圆相交于直角坐标系上方的点P;求出椭圆左侧焦点F1与P两点之间的直线F1P;读取移动终端的罗盘值为θ,然后以这个罗盘值作直角坐标系中的直线l;求出直线F1P与直线l的交点与夹角,用交点与夹角代替真实的人体生理数据进行传输;所述人体生理数据接收后的处理步骤包括:还原直线l方程;还原直线F1P方程;求出直线F1P与椭圆方程相交于直角坐标第一象限的交点P,求出的P点横坐标即还原为真实的人体生理数据:确定构造椭圆方程的焦点:假设人体生理数据均为正数,把生理数据的正常范围值作为椭圆的两个焦点F1(c1,0)和F2(c2,0);确定构造椭圆的原点坐标:根据焦点坐标F1(c1,0)和F2(c2,0),计算出椭圆两焦点之间距离的一半为c,则椭圆原点坐标为(c1+c,0);确定构造椭圆的长半轴长:根据椭圆性质2a>2c,求出a=α*c(α∈[1.5,+∞));根据确定构造椭圆的短半轴长的平方;构造椭圆方程:人体生理数据直线的生成过程为:假设点K(k,0)为人体生理数据所对应于直角坐标系内的一点,k为生理数据的真实...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄海平李鹏飞张奇骆健沙超王汝传贾明伟李正韬
申请(专利权)人:南京邮电大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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