[发明专利]一种支持多密钥的加密图像检索方法

说明书

本发明公开了一种支持多密钥的加密图像检索方法，本发明利用代理重加密技术将不同图像加密密钥转换成查询用户可用其私钥解密的形式，应用局部敏感哈希算法对图像集进行预分类，提高检索速度，再用安全近邻算法加密图像特征向量，提高检索精度。本发明在多密钥场景下支持查询用户用一个查询陷门查询来自不同加密密钥的图像集，且用户只能用合法私钥解密查询结果。本发明可保护数据隐私安全，云服务器不能从密文集、索引集、密文密钥集中获取任何明文信息，也不能从查询陷门中获取任何明文信息。本发明在实际应用中是高效、可行的。

技术领域

本发明属于多媒体信息安全领域，具体涉及一种支持多密钥的加密图像检索方法。

背景技术

随着图像设备如数码相机、智能手机不断更新换代，以及各种图像应用的出现，图像数据急剧增长，大大增加了用户本地图像数据计算和存储负担。虽然借助于云外包服务可以减轻用户本地图像数据计算和存储负担，但会致使用户无法实际掌控数据，产生安全隐患。因此，用户将图像数据加密后再存储至云服务器端。尽管加密图像能在一定程度上保证图像数据安全，但会导致传统的明文图像检索技术无法在密文上直接实现。

传统明文图像检索主要采用基于文本和基于内容两种方法。其中，基于文本的图像检索方法(Text-based image retrieval，TBIR)是将图像用主观文本内容作为标签，再采用与文本相同的索引结构进行检索，但查询准确率低。而基于内容的图像检索方法(Content-based image retrieval，CBIR)，应用图像本身的颜色、纹理和形状信息客观描述图像内容，大大提高查询准确率。于是，将明文CBIR技术如何较好地应用于密文图像是目前加密图像检索研究工作重点之一。

尽管基于同态加密和可搜索加密技术可以实现加密图像检索，但目前绝大多数方案仅支持单密钥场景，如果将其直接应用到实际的多密钥场景中，查询用户需要生成对应每一个加密密钥的陷门，用户端计算开销大大增加。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种支持多密钥的加密图像检索方法，使得查询用户能够同时查询来自不同加密密钥的图像，大大降低用户开销。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，密钥生成：给定安全参数κ，密钥生成中心输出系统参数和Γ、图像加密密钥k、私钥sk和公钥pk，为双线性对参数，Γ为秘密参数；

步骤二，图像加密：图像拥有者用图像加密密钥k加密明文图像集M，输出密文图像集C；

步骤三，密钥转换：拥有者将图像加密密钥k加密成k′，并生成转换密钥TK_UID，输出重加密密钥为Λ；

步骤四，索引生成：图像拥有者用参数Γ对明文图像M进行预处理，对图像特征向量进行加密，输出索引I；

步骤五，陷门生成：图像查询用户利用参数Γ计算查询图像m_q特征向量的哈希值，同时加密特征向量，输出查询陷门TD；

步骤六，检索：云服务器根据查询陷门TD匹配索引集I，在图像密文集C中搜索出对应的密文结果，将密文结果对应的拥有者Λ中的k′重加密成k′_i,UID；

步骤七，解密：身份为UID的查询用户用其私钥能够解密出图像加密密钥k_i，进而解密出明文图像。

步骤一中，双线性对参数

其中，G和G_T分别为素数p阶乘法循环群，e为映射关系，g为群G的生成元；

秘密参数