一种基于区块链的医疗图像共享方法技术

本发明专利技术提供一种基于区块链的医疗图像共享方法，包括获取初始医疗图像，并生成二值认证图；利用基于多项式的秘密图像共享算法计算初始医疗图像的第一影子图像，并采用基于随机网格的可视化秘密共享算法计算二值认证图的第二影子图像；计算初始医疗图像的第一影子图像中每个像素后四位的异或结果，通过预先设定的条件筛选出满足条件的目标影子图像，目标影子图像为满足认证条件的影子图像；在区块链智能合约中执行秘密图像恢复算法，利用目标影子图像恢复得到满足预设辨识度的二值认证图和初始医疗图像。本发明专利技术能够安全、快捷的实现医疗图像的共享，且图像传输的安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的医疗图像共享方法
本专利技术涉及图像处理的
，具体的，涉及一种基于区块链的医疗图像共享方法。
技术介绍
随着科学技术的发展和人们对健康需求的日益增长，我国的医疗建设逐渐朝着数字化、标准化和智能化的方向发展。其中，由CT、X射线、超声、核磁共振等成像技术所得到的医疗图像对于辅助诊断具有重大作用。因此，将医疗图像与其他医疗研究机构共享，这对于疾病的研究和诊断是非常有意义的。早期的医疗图像需要患者自行刻录，并亲自将其送至另一个医疗机构以此来完成患者医疗图像的共享，这种方式存在具有成本高、效率低等问题。为了解决物理媒体传输的缺点，一些研究机构研发了一种图像共享网络，该网络通过一个第三方来获取收集医疗图像，并集中被授权的参与方。然而，第三方是否真正可信，这无法断定。区块链具有安全可信，数据上链便不可篡改，且可溯源的特性，以区块链来代替可信第三方，就消除了第三方的信任安全。因此，一些研究人员提出使用区块链技术来传输医疗图像的方法，在区块链中存储了患者授权的一组实体签名信息，当其中一个实体需要获得患者的某一医疗图像时，首先需要获得患者先前授予访问权的公钥相对应的私钥对事务签名来作为身份验证凭据，进而从数据源得到患者的医疗图像。另外，使用区块链对医疗/健康数据传输进行审计跟踪，以便将来进行检查，这种方法将零信任原则应用在传输期间保证医疗数据的安全，发送方利用密码学原理将共享的医疗数据存储在区块链上，接收方利用其私钥登录验证后可获得共享的数据。以上基于区块链的医疗图像共享方案都有一个缺陷，那就是都需要进行对密钥进行保管。若密钥丢失，则无法共享所需的医疗图像。因此，为了解决密钥丢失无法恢复的问题，秘密共享技术被提出。例如一些学者提出了(k,n)秘密共享方法，秘密数据被隐藏到一个(k-1)次多项式的常数项中，并生成n个阴影(也称为共享份额)。秘密共享中的(k,n)阈值属性表示秘密可以从任意k个共享份额中恢复，而任何(k-1)或更少的份额都不能获得关于原始秘密的任何信息。该方法的进一步改进是将文本数据换为图像数据，实现了数字秘密图像的共享，这种方法中，(k,n)秘密图像共享(SIS)方案中，(k-1)次多项式的所有系数都嵌入秘密像素，生成n幅影子图像(简称阴影)。同样的，最少需要k幅影子图像才可以恢复出原来的秘密图像，否则无法获得有关秘密图像的任何信息。为了更快地恢复秘密图像，降低其计算复杂度，可视化秘密共享(VSS)应运而生，VSS的提出使秘密图像的恢复具有人眼可视化的特点。具体的过程是将秘密图像分为n个影子图像，并将其印在一个透明胶片上，通过至少k张印有影子图像的透明胶片进行简单的堆叠操作，即可恢复出原始秘密图像，无需计算。但这种方法仅仅应用于二值图像。随着秘密图像共享的发展，近年来也有很多比较好的图像共享方案。例如，一些学者提出了一种基于生成对抗网络(GAN)的秘密图像共享方案，先使用图像分割和DNA编码生成原始子图像，然后利用GAN来学习训练，通过其生成网络生成秘密子图像，以此方式使秘密图像的共享更安全，秘密图像的重构效果更佳。然而该方案无法实现对参与者的认证。另一些学者提出了一种基于视觉密码学(VC)和参与者密码的秘密共享方法，实现了患者医疗图像的共享和管理，在该方案中，图像共享的参与方是通过一个公共系统完成身份的认证和获取影子图像，然后通过堆叠操作得到共享的医疗图像。该方案的认证是需要进行哈希计算的，因此具有一定的计算量。而另一些学者提出了一种适用于经销商参与和不参与两种情况的可认证的秘密图像共享方案，该方案通过改进基于多项式的秘密图像共享算法，使秘密图像能够得到高质量的恢复。然而，现有的算法要么计算量过大，不利于图像共享，要么安全可靠性不足，导致医疗图像共享不能满足安全性的要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种安全可靠的基于区块链的医疗图像共享方法，以解决现有医疗图像共享方法存在的安全性不足或者计算量过大的问题。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于区块链的医疗图像共享方法，包括：获取初始医疗图像，并生成二值认证图；利用基于多项式的秘密图像共享算法计算初始医疗图像的第一影子图像，并采用基于随机网格的可视化秘密共享算法计算二值认证图的第二影子图像；计算初始医疗图像的第一影子图像中每个像素后四位的异或结果，通过预先设定的条件筛选出满足条件的目标影子图像，目标影子图像为满足认证条件的影子图像；在区块链智能合约中执行秘密图像恢复算法，利用目标影子图像恢复得到满足预设辨识度的二值认证图和初始医疗图像。优选的，获取初始医疗图像包括：将彩色医疗图像进行灰度处理，初始医疗图像为彩色医疗图像的灰度图像。优选的，二值认证图是利用患者的预设隐私信息生成的认证图。优选的，预设隐私信息包括以下的至少一种：姓名、性别、身份证号码、社保号码或者医疗号码。优选的，利用基于多项式的秘密图像共享算法计算初始医疗图像的第一影子图像包括：对于初始医疗图像SI的每一个像素点SI(h,w)，利用基于多项式的秘密图像共享算法计算得到第一影子图像的像素值S1I1(h,w)＝h(1),S1I2(h,w)＝h(2),…,S1In(h,w)＝h(n)；其中，h(1)、h(2)、h(n)均为k-1次多项式。优选的，利用基于多项式的秘密图像共享算法计算初始医疗图像的第一影子图像包括：初始医疗图像的大小为H1×W1，设定初始阈值(k,n)，选取预设的素数P,初始医疗图像的每一个像素点记为(h,w)∈{(h,w)|1≤h≤H1,1≤w≤W1}；对于每一个像素点s＝SI(h,w),如果s≥P,则设定s＝P-1，并构造一个k-1次多项式：h(m)＝(b0+b1m+···bk-1mk-1)modP，其中，b0＝s，bi是随机数，i＝1,2,…,k-1；计算n个秘密值，分别为：s1＝h(1),...,si＝h(i),...,sn＝h(n)，其中i是表示第i个参与者的身份标识；将计算出的s1,s2,…,sn依次分配给S1I1(h,w),S1I2(h,w),…,S1In(h,w)；最终输出n个第一影子图像SI1,SI2,…,SIn。优选的，素数P的取值为257。优选的，预先设定的条件包括：同时满足以下两个条件：S1Ii(h,w)<P-1，i＝1、2…n；XOR4LBs(S1Ii(h,w))＝Ii(h,w)，其中XOR4LB是对四个最低有效位进行异或计算。优选的，采用基于随机网格的可视化秘密共享算法计算二值认证图的第二影子图像包括：二值认证图的大小为H2×W2，二值认证图的每一个像素点(h,w)∈{(h,w)1≤h≤H2,1≤w≤W2}，利用一个0-1反转函数随机生成一个随机网格为影子图像I1；利用以下公式计算影子图像I2：将I(h,w)加密为两个临时比特，分别表示为d1和d2，计算d3＝d1,d4＝d2,…dn,dn+1，其中，如果(n+1mod2)＝0，则dn+1＝d2，否则dn+1＝d1；随机置换d1,d2,…,dn+1,并将其分配给I1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区块链的医疗图像共享方法，其特征在于，包括：/n获取初始医疗图像，并生成二值认证图；/n利用基于多项式的秘密图像共享算法计算所述初始医疗图像的第一影子图像，并采用基于随机网格的可视化秘密共享算法计算所述二值认证图的第二影子图像；/n计算所述初始医疗图像的第一影子图像中每个像素后四位的异或结果，通过预先设定的条件筛选出满足条件的目标影子图像，所述目标影子图像为满足认证条件的影子图像；/n在区块链智能合约中执行秘密图像恢复算法，利用所述目标影子图像恢复得到满足预设辨识度的二值认证图和初始医疗图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的医疗图像共享方法，其特征在于，包括：
获取初始医疗图像，并生成二值认证图；
利用基于多项式的秘密图像共享算法计算所述初始医疗图像的第一影子图像，并采用基于随机网格的可视化秘密共享算法计算所述二值认证图的第二影子图像；
计算所述初始医疗图像的第一影子图像中每个像素后四位的异或结果，通过预先设定的条件筛选出满足条件的目标影子图像，所述目标影子图像为满足认证条件的影子图像；
在区块链智能合约中执行秘密图像恢复算法，利用所述目标影子图像恢复得到满足预设辨识度的二值认证图和初始医疗图像。


2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医疗图像共享方法，其特征在于：
获取所述初始医疗图像包括：将彩色医疗图像进行灰度处理，所述初始医疗图像为所述彩色医疗图像的灰度图像。


3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的医疗图像共享方法，其特征在于：
所述二值认证图是利用患者的预设隐私信息生成的认证图。


4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的医疗图像共享方法，其特征在于：
所述预设隐私信息包括以下的至少一种：姓名、性别、身份证号码、社保号码或者医疗号码。


5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于区块链的医疗图像共享方法，其特征在于：
利用基于多项式的秘密图像共享算法计算所述初始医疗图像的第一影子图像包括：对于所述初始医疗图像SI的每一个像素点SI(h,w)，利用基于多项式的秘密图像共享算法计算得到所述第一影子图像的像素值S1I1(h,w)＝h(1),S1I2(h,w)＝h(2),…,S1In(h,w)＝h(n)；
其中，h(1)、h(2)、h(n)均为k-1次多项式。


6.根据权利要求5所述的一种基于区块链的医疗图像共享方法，其特征在于：
利用基于多项式的秘密图像共享算法计算所述初始医疗图像的第一影子图像包括：
所述初始医疗图像的大小为H1×W1，设定初始阈值(k,n)，选取预设的素数P,所述初始医疗图像的每一个像素点...

【专利技术属性】
技术研发人员：温文媖，简云鹏，方玉明，张玉书，左一帆，
申请(专利权)人：江西财经大学，
类型：发明
国别省市：江西;36