一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统，首先，构建基于AnchorHash网络分区的分区型区块链，并在分区中使用状态可检查实用拜占庭容错算法(Sc

【技术实现步骤摘要】
一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统


[0001]本专利技术涉及区块链与医学图像领域，具体涉及是一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统。

技术介绍

[0002]目前传统医学图像共享系统方面仍面临着如下几大难题：首先在隐私与安全方面，医疗图像中含有许多敏感的信息，例如病人身体部位，疾病信息等私人信息，当医疗图像被分享时须采取严密安全措施，保护病人隐私及数据安全；其次在法律与道德方面，医疗图像的分享可能牵涉到法律与道德问题，如分享医疗图像需病人同意，保护隐私和数据的具体法律要求；最后数据被篡改方面，目前系统容易受到黑客攻击，网络病毒，恶意软件，误操作等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统提高医学图像高效隐私共享，在确保提高整个系统高吞吐量同时，将数字签名隐写入医学图像中，避免数据被篡改提高医学图像的完整性。
[0004]为达成以上目的，本专利技术实施例提供了一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统，该系统包括包括六个实体部分：区块链(BC)、数据拥有者(DO)、数据使用者(DU)、IPFS服务器、医院信息处理中心(HIPC)、图像处理中(IPC)；
[0005]所述区块链(BC)作为整个系统的底层技术基础，它可以用于存储医学图像的哈希值，以及经共识算法确认后将交易(Transaction)数据上链，以确保数据的完整性和不可篡改性；
[0006]所述数据拥有者(DO)承担角色包括患者、医院、研究机构、研究人员等，DO可以上传医学图像数据，并根据需要授权DU访问和使用这些数据；
[0007]所述IPFS服务器指可以用于存储和管理医学图像数据，它可以提供去中心化的、高效的数据存储和传输机制；
[0008]所述医院信息处理中心(HIPC)主要进行DO，DU等各个角色的身份注册、身份验证和身份授权等操作；
[0009]所述图像处理中(IPC)主要提供各种医学图像的数据处理，包括：图像数据预处理、图像加密和隐写、图像解密和提取和图像数据审查和监控。具体的，一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统，由以下步骤组成：
[0010]S1：身份注册，各用户加入医院区块链系统第一步则是注册可信身份，有了可信身份才能被其他访问节点访问；在注册成功后，HIPC将DO的身份信息经过共识后存储在区块链上，以便以后的身份验证；
[0011]S2：图像处理，该步骤由图像处理中心进行，编码部分由压缩、嵌入和加密三个操作组成；
[0012]S3：用户签名生成与嵌入，DO将自己的用户信息作为输入到哈希函数生成数据摘要；并使用双参数椭圆曲线生成用户签名；
[0013]S4：签名嵌入，使用可逆信息隐藏技术将步骤S3中的签名嵌入医学图像中；
[0014]S5：DO将各信息打包，形成交易trans签名后上传至区块链存储；
[0015]S6：医学图像共享，当数据使用者DU想要获得DO的医疗数据时，首先向该DO和HIC发送请求申请，HIC会自动验证DU是否为合法注册用户，且没有被标记为恶意节点；若DU验证通过且DU已获得DO的授权，之后从区块链上获取加密哈希地址，然后从IPFS服务器上寻址下载对应的加密图像；
[0016]S7：签名的提取和验证，在签名提取过程中，需要从加密的隐写图像中提取用户签名并恢复JPEG解压缩图像，签名提取后并对其进行验证。
[0017]有益效果：
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]1.本专利技术与传统医学图像方案相比使用区块链技术提供了共享隐私性和完整性的解决方案；
[0020]2.本专利技术与同样使用基于区块链的医学图像共享系统相比，使用分区型区块链作为底层架构，以提高系统整体吞吐量；
[0021]3.本专利技术与同样使用基于区块链的医学图像共享系统相比，使用RDH技术将数字签名嵌入医学图像中，以供后期验证。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例提供的基于区块链技术的医学图像共享与可验证系统的系统结构流程图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0024]在本专利技术的一种实施例中，提供一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统。具体的，首先，构建基于AnchorHash网络分区的分区型区块链，并在分区中使用状态可检查实用拜占庭容错算法(Sc
‑
PBFT)以减少拜占庭节点充当主节点概率；其次，利用双参数椭圆曲线签名算法生成用户的数字签名，并使用可逆信息隐藏技术(RDH)将该数字签名嵌入医学图像中，达到可验证目的；最后将相应的加密数据外包到星际文件系统(IPFS)以降低存储成本。
[0025]具体的，可以通过如下步骤来实现：
[0026]S1：身份注册，各用户加入医院区块链系统第一步则是注册可信身份，有了可信身份才能被其他访问节点访问；在注册成功后，HIPC将DO的身份信息经过共识后存储在区块链上，以便以后的身份验证；
[0027]具体的，步骤S1为患者需要向医院提供自己的各种身份信息以供注册，而每个医
生向医院提交相关注册信息(身份信息、科室、职位等)，以待医院进行审查，在验证完医生身份资质后，医院中心认证为可信任用户。在注册成功后，HIPC将DO的身份信息经过共识后存储在区块链上，以便以后的身份验证。完成注册后进入密钥生成阶段：
[0028]选择大质数域F
p
作为椭圆曲线E(F
p
):y2＝x3+ax+b的安全域。确定椭圆曲线的主要域参数T＝(a,b,G,n,h)。其中P是大于3的素数，F
p
在有限域中被确定，元素[a,b]∈F
p
。
[0029]则可得到DO的公私钥对：
[0030][0031]式中：d为DO私钥且d∈[1,n
‑
1]，Q为DO公钥，G是椭圆曲线上的基点，其阶是素数n。最后在系统中引入随机参数k1,k2∈[1,n
‑
1]。
[0032]S2：图像处理，该步骤由图像处理中心进行，编码部分由压缩、嵌入和加密三个操作组成；
[0033]首先使用JPEG图像压缩算法对原始图像进行处理，步骤如下：
[0034]医学数字图像I被分成大小为8
×
8的N个块。使用DCT将每个块从空间域转换为频域。
[0035][0036]式中：F(i,j)表示变换后的系数，P(x,y)是原始块中的像素值，n是块的大小。C(i)和C(j)是一些常数，它们根据i和j的值不同而不同，可以预先计算出来。
[0037]进一步的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统，其特征在于，包括以下步骤：S1：身份注册，各用户加入医院区块链系统第一步则是注册可信身份，有了可信身份才能被其他访问节点访问；在注册成功后，HIPC将DO的身份信息经过共识后存储在区块链上，以便以后的身份验证；S2：图像处理，该步骤由图像处理中心进行，编码部分由压缩、嵌入和加密三个操作组成；S3：用户签名生成与嵌入，DO将自己的用户信息作为输入到哈希函数生成数据摘要；并使用双参数椭圆曲线生成用户签名；S4：签名嵌入，使用可逆信息隐藏技术将步骤S3中的签名嵌入医学图像中；S5：DO将各信息打包，形成交易trans签名后上传至区块链存储；S6：医学图像共享，当数据使用者DU想要获得DO的医疗数据时，首先向该DO和HIC发送请求申请，HIC会自动验证DU是否为合法注册用户，且没有被标记为恶意节点；若DU验证通过且DU已获得DO的授权，之后从区块链上获取加密哈希地址，然后从IPFS服务器上寻址下载对应的加密图像；S7：签名的提取和验证，在签名提取过程中，需要从加密的隐写图像中提取用户签名并恢复JPEG解压缩图像，签名提取后并对其进行验证。2.一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统，其特征在于，包括六个部分：区块链(BC)、数据拥有者(DO)、数据使用者(DU)、IPFS服务器、医院信息处理中心(HIPC)、图像处理中(IPC)；所述区块链(BC)作为整个系统的底层技术基础，它可以用于存储医学图像的哈希值，以及经共识算法确认后将交易(Transaction)数据上链，以确保数据的完整性和不可篡改性；所述数据拥有者(DO)承担角色包括患者、医院、研究机构、研究人员等，DO可以上传医学图像数据，并根据需要授权DU访问和使用这些数据；所述IPFS服务器指可以用于存储和管理医学图像数据，它可以提供去中心化的、高效的数据存储和传输机制；所述医院信息处理中心(HIPC)主要进行DO，DU等各个角色的身份注册、身份验证和身份授权等操作；所述图像处理中(IPC)主要提供各种医学图像的数据处理，包括：图像数据预处理、图像加密和隐写、图像解密和提取和图像数据审查和监控。3.一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统，其特征在于，使用基于Anchorhash将区块链节点进行随机分区，并使用状态可检查实用拜占庭容错算法在每个分区内作为片内共识。4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的医学图像共享与可验证系统步骤S2，其特征在于，首先使用JPEG图像压缩算法对...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱西平，赖宇，龙文涛，苏攀，曹成健，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：