[发明专利]一种可验证细粒度加密图像检索方法及系统

说明书

一种可验证细粒度加密图像检索方法及系统，该方法包括以下步骤：生成图像向量；生成可搜索索引和最终索引签名；生成查询向量；生成可搜索陷门和最终陷门签名；查询图像密文集；验证所选图像密文的正确性。本发明通过基于多项式的访问策略来实现有效的细粒度访问控制。将不同的搜索关键字分配给不同的图像所有者和查询用户，云服务器将初始索引和陷门分别转换为可搜索索引和陷门，实现了支持多所有者多用户环境下的图像检索。在上传初始索引和陷门之前，图像所有者和查询用户对它们进行认证，以分别获得索引签名和陷门签名。然后，云服务器基于签名为搜索结果生成证明。最后，查询用户可以基于证明有效地验证搜索结果的正确性。

技术领域

本发明属于信息安全领域，具体涉及一种可验证细粒度加密图像检索方法及系统。

背景技术

Zhihua Xia等人在其发表的论文“An efficient and privacy-preservingcontent-based image retrieval scheme in cloud computing”(InformationSciences,vol.387,pp.195–204,2017.)中公开了一种云计算环境下基于内容的高效隐私保护的图像检索方案。该方法首先基于局部描述符提取出图像特征f_i并计算f_i所对应的桶值，构建包含预过滤索引表和线性索引表，利用KNN算法对f_i进行加密得到f_i′，并对预过滤索引表中的桶值进一步加密后，图像所有者将加密的图像集、加密的索引表上传至云服务器；查询用户同样基于局部描述符提取出查询图像特征f_q并计算f_q所对应的查询桶值，并利用KNN算法对f_q进行加密得到f_q′，生成包含f_q′和查询桶值的查询陷门上传云服务器；云服务器首先利用查询桶值遍历预过滤表，从而过滤掉大部分不相似的图像结果，提高检索效率，之后遍历查询桶值所对应的线性索引表，计算f_q′与f_i′的内积，选出前k个内积值较大的项，并将top-k幅密文图像作为检索结果反馈给查询用户。

陈晓峰、汪园等人提出的专利申请“一种云环境下支持隐私保护的高效密文图像检索方法”(申请号CN201710467097.0，公布号CN107480163A)中公开了一种云环境下支持隐私保护的高效密文图像检索方案，即图像所有者首先对数据库中的图像提取特征向量，并使用AES或RSA加密方式对图像进行加密；所有者基于特征向量使用分层K-means算法建立索引，并使用安全模哈希技术对索引进行加密；将加密后的图像和索引上传到云服务器并执行检索操作。该方案可以同时实现密文图像检索的隐私保护和与明文图像检索相当的检索准确性。

以上现有技术存在以下技术问题：1)不支持细粒度的访问控制：第二种现有技术方案中加密图像集中的每一幅图像没有设置访问结构，从而可能引发隐私泄露问题。2)不支持多所有者多用户环境：两种现有技术的方案仅仅适用于单所有者单用户环境，应用前景低。3)无法验证检索结果的正确性：两种现有技术的方案中，云服务器都是诚实且好奇的，如果为了自身利益它可以对检索结果数据进行恶意篡改，而查询用户是无法得知的，因此安全性较低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提供一种可验证细粒度加密图像检索方法及系统，能够实现有效的细粒度访问控制以及多所有者多用户环境下的图像检索，并能有效地验证搜索结果的正确性。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种可验证细粒度加密图像检索方法，包括以下步骤：

-生成图像向量；

-生成可搜索索引和最终索引签名；

-生成查询向量；

-生成可搜索陷门和最终陷门签名；

-查询图像密文集；