基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法技术

本发明专利技术提供基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法，包括：输入图像序列并进行多级小波变换处理，获取小波系数；广义双峰混沌系统和三维交织混沌系统生成加密序列、选点序列和置乱序列；根据加密序列对小波系数进行混沌加密；根据选点序列选出部分混沌加密后的小波系数进行ECC加密，同时对原系数序列的MD5hash进行ECC签名，两步合并进行Signcryption，构成ECC签密；对ECC签密后的图像根据置乱序列进行比特级置乱，生成加密图像。以上通过对DICOM图像进行混沌和ECC双重加密处理，提高了图像加密的安全性；同时，对图像进行多级小波变换选取部分数据进行非对称性加密的形式，有效地提高了加密效率，并通过比特级混沌置乱保证部分加密的影响扩展至整个图像。

【技术实现步骤摘要】
基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法
本专利技术涉及医学图像加密处理
，更具体的，涉及一种基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法及系统。
技术介绍
医学影像学，是研究借助于某种介质(如X射线、电磁场、超声波等)与人体相互作用，把人体内部组织器官结构、密度以影像方式表现出来，供诊断医师根据影像提供的信息进行判断，从而对人体健康状况进行评价的一门科学，包括医学成像系统和医学图像处理两方面相对独立的研究方向。医学图像常见的格式有DICOM、Mosaic、Analyse、NIFTI等等。Kanso团队在2015年提出全面和特定的基于混乱的图像加密组合适用于医学图像加密应用。提出的模型由几步骤组成,其中一个步骤由两个阶段组成,一个洗牌阶段,一个覆盖阶段。这两个阶段是基于区块的和利用混沌的cat映射来重新排列和覆盖信息图像。仿真结果显示了该方案的优越性，证明了该方案对密码分析攻击的安全性，从而肯定了该方案用于连续安全图像通信的合理性。MoreshMukh本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：输入图像序列并生成密钥；/nS2：对图像序列进行多级小波变换处理，将系数序列整体上移至非负域，获取非负小波系数；/nS3：使用密钥生成混沌系统初始值和间歇参数，构建并对广义双峰混沌系统和三维交织混沌系统进行初始化；/nS4：利用广义双峰混沌系统生成加密序列和选点序列，利用三维交织混沌系统生成置乱序列；/nS5：根据加密序列对小波系数进行混沌加密，直至将图像像素控制在0～4095；/nS6：确定ECC参数，根据选点序列选出部分混沌加密后的小波系数进行ECC加密，同时对原系数序列的M...

【技术特征摘要】
1.基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：输入图像序列并生成密钥；
S2：对图像序列进行多级小波变换处理，将系数序列整体上移至非负域，获取非负小波系数；
S3：使用密钥生成混沌系统初始值和间歇参数，构建并对广义双峰混沌系统和三维交织混沌系统进行初始化；
S4：利用广义双峰混沌系统生成加密序列和选点序列，利用三维交织混沌系统生成置乱序列；
S5：根据加密序列对小波系数进行混沌加密，直至将图像像素控制在0～4095；
S6：确定ECC参数，根据选点序列选出部分混沌加密后的小波系数进行ECC加密，同时对原系数序列的MD5hash进行ECC签名，两步合并进行Signcryption，构成ECC签密；
S7：对ECC签密后的图像根据置乱序列进行比特级置乱，生成加密图像。


2.根据权利要求1所述的基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：输入原始明文图像，对原图像进行SHA256哈希函数生成一个256位IKey，同时使用一个外部256位比特串作为EKey；密钥由IKey和EKey共512位组成。


3.根据权利要求1所述的基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：采用无损的LeGall53整型小波对图像序列进行3层小波变换，将图像序列整体上移至非负域，同时获取小波系数。


4.根据权利要求2所述的基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述生成混沌系统初始值和间歇参数的过程具体为：
S301：将EKey分割为8组32位的块，即：
EKey＝{Ek0，Ek1，…，Ek7}，Eki＝{Eki，0，Eki，1，…，Eki，31}
同样，将IKey分割为8组32位的块，即：
IKey＝{Ik0，Ik1，…；Ik7}，Iki＝{Iki，0，Iki，1，…，Iki，31}
S302：计算求和项se和si：



其中，Eki，j表示EKey中第i块的第j位的值；Iki，j同理；
S303：计算初始值和间歇参数：
1)广义双峰混沌系统初始值u0：



2)三维交织混沌系统初始值x0、y0、z0及参数λ、k1、k2、k3：





















3)混沌加密参数α：





5.根据权利要求4所述的基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述广义双峰混沌系统fGDH(u，r，c)具体表达式为：
un+1＝r(un-c)2(c2-(un-c)2)＝fGDH(u，r，c)
确定广义双峰函数参数r、c和初始值u0；其中，根据广义双峰函数的性质，当泛化参数c取得不同值时，有着不同的能使x混沌的参数r取值范围；同时，将初始值u0代入广义双峰函数中进行迭代，对广义双峰混沌系统进行初始化，消除初值的影响，新的初值依然记为u0；将u0、参数r、c代入fGDH(u，r，c)中，得到混沌序列{un}；
所述三维交织混沌系统具体表达式为：



其中，0＜λ＜3.999，|k1|＞33.5，|k2|＞37.9，|k3|＞35.7；将计算得到的初始值x0、y0、z0代入三维交织混沌系统函数组中进行迭代，对三维交织混沌系统进行初始化，新的初值依然记为x0、y0、z0；将初始向量(x0，y0，z0)和参数向量(λ、k1、k2、k3)代入三维交织混沌系统函数组中，生成混沌序列{xn}、{yn}、{zn}。


6.根据权利要求5所述的基于混沌映射和选择性Signcryption的DICOM图像非对称加密方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述加密序列k生成过程具体为：设输入图像规格size为M×N；根据混沌加密参数α设定加密序列初值为：
k[0]＝[fGDH(α，r，c)*1014]mod4096
令序列n的初值为广义双峰混沌系统初值u0经初始化后的值，具体表示为：
n[0]＝GDH_init(u0)
其中，GDH_init表示初始化的广义双峰混沌系统；接着进行计算，具体为：
fori＝1，2，...，size-1：
i.n[i]＝fGDH(n[i-1]，r，c)
k[i]＝[(k[i-1]+n[i]×1010mod4096)mod4096]
其中，得到的序列k即为加密序列。


7.根据权利要求6所述的基于混沌...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾国生，董哲盟，王健斌，吴培新，叶乃铭，邓杰航，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44