[发明专利]一种基于三维费雪耶兹方法和DNA的多幅医学图像加密方法

说明书

本发明提供了一种基于三维费雪耶兹方法和DNA的多幅医学图像加密方法，涉及图像加密技术领域，包括如下步骤：预处理：得到加密过程中所需的DNA加密规则参数，然后将其与SHA‑512相结合，生成加密所需密钥。加密：根据预处理所得的参数及初始值，迭代SAMCML，并且对所需加密的医学图像进行DNA编码，使用生成的混沌序列以及三维费雪耶兹跨平面置乱对多张医学图像进行混淆；然后使用新提出的DNA运算规则进行扩散，使用混沌序列中的值对应的DNA解码规则对医学图像进行DNA解码操作，最后再通过填充方法将所有医学图像填充成尺寸一致的多张医学密文图像。本发明提出了像素模糊、明文图像和SHA‑512相结合的方法，实现密钥完全随机。同时也解决了不同大小图像之间的像素填充问题。

技术领域

本发明涉及图像加密技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于三维费雪耶兹方法和DNA的多幅医学图像加密方法。

背景技术

如今，人们非常重视自己的隐私信息。随着远程医疗技术的发展，图像在疾病诊断中发挥着非常重要的作用。这需要通过网络在各种系统平台上传输医学图像以进行诊断。但是，传输过程中总会存在各种漏洞，比如传输通道被不法分子窃取，一些图像信息丢失，这些都会影响诊断结果，造成不可预测的后果。特别是医疗图像信息被犯罪分子窃取后，不仅会谋取私利，还会造成患者隐私的泄露。这需要对医学图像进行加密，并将图像转换为不可读的噪声图像。这样，即使罪犯得到了图片，但无法得到图片的真实信息内容，也不会造成图片信息泄露，保护患者隐私。

现有的医学图像加密方法中，一种方法用椭圆曲线模拟ElGamal密码系统和Mersenne Twister伪随机数发生器对多幅医学切片图像进行加密，生成一幅3D图像显示效果，但一次只能加密一个器官部位；另一种方法应用两层交叉耦合混沌映射加密多个随机大小的图像，而不填充像素。

由于有些患者需要定期复查或体检，可能会发送多张医学图像，因此一次发送多张医学图像可能会造成数据被盗或泄露。然而，单个医学图像的加密方案可能无法同时处理多个医学图像，因此需要一种新的针对多个医学图像的加密方案来解决这一问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于三维费雪耶兹方法和DNA的多幅医学图像加密方法，以解决现有置乱过程不充分，以及只在同一平面内进行置乱和传统DNA运算方法等技术问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于三维费雪耶兹方法和DNA的多幅医学图像加密方法，包括如下步骤：

S1、对目标医学图像进行预处理：

S11、使用像素模糊技术，对目标医学图像进行像素加扰，得到DNA加密规则参数；

S12、将所述DNA加密规则参数与SHA-512相结合，生成加密所需密钥；

S13、生成加密过程中所需的参数和初始值；

S2、对目标医学图像进行加密：

S21、建立时空混沌模型，根据S13所述参数和初始值，对所述时空混沌模型进行迭代，生成混沌序列；

S22、对S1预处理后的目标医学图像进行DNA编码；

S23、使用所述混沌序列和三维费雪耶兹跨平面置乱方法对S22编码后的目标医学图像进行混淆；

S24、对混沌序列进行取余和异或运算后与S23混淆后的医学图像进行DNA运算，得到第一加密图像；

S25、使用新的DNA运算方法对第一加密图像进行扩散；用混沌序列中的值对应的DNA解码规则对第一加密图像进行DNA解码操作，得到第二加密图像；

S26、通过填充方法将所有第二加密图像填充成尺寸一致的加密后目标图像。

进一步地，S11包括如下步骤：