换一批基于同态加密算法的医院影像数据隐私保护研究
Privacy protection of hospital imaging data based on homomorphic encryption algorithm
摘要目的:为了确保医院影像数据的安全性,提出一种基于同态加密算法的医院影像数据隐私保护方法.方法:首先,将原始医学影像划分为多个互不重叠的子块,对于同一子块的像素,采用一致的密钥展开加法同态加密,再对加密后的图像以子块为单位进行Arnold置乱处理.之后根据医学影像像素值和预测值之间的差值绝对值确定嵌入条件,依据嵌入条件判定是否嵌入信息和嵌入容量,从而完成医院影像数据初步加密.其次,先基于混沌映射形成的阈值获取边缘映射,并选取双正弦映射生成随机序列,再将序列中的数值分配给阈值形成边缘映射,之后经正弦映射置乱、影像数据异或处理及混沌序列排序置换完成首轮加密增强,随后结合位平面操作实施像素级置乱与扩散,生成最终的密文图像,以保障影像隐私与安全.最后,在公开的肺影像数据库联盟(Lung Image Database Consortium,LIDC)数据集的医院影像数据集内选取部分肺部影像进行实验,比较提出的方法与基于混沌浮点运算的方法和基于光线投射采样的方法对肺部影像的加密效果.结果:与基于混沌浮点运算的方法和基于光线投射采样的方法相比,提出的方法平均加密时间更短、像素值平均改变强度(unified average changing intensity,UACI)和像素数变化率(number of pixels change rate,NPCR)更高,且加密后的图像无法识别出原始肺部影像中的任何信息.结论:提出的方法能够显著提升医院影像数据的隐私保护水平,防止数据被非法获取或误用.
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关键词
同态加密算法医院影像数据医学影像数据隐私保护homomorphic encryption algorithmhospital imaging datamedical imaging dataprivacy protection
栏目名称
DOI
10.19745/j.1003-8868.2026024
发布时间
2026-03-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
北京市自然科学基金-大兴创新联合基金项目（L246022）
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