(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111586514.6 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 重庆邮电大 学 地址 400065 重庆市南岸区崇文路2号 (72)发明人 陈自刚　颜逸　武豪　陈龙　 (51)Int.Cl. G06F 21/64(2013.01) H04L 9/06(2006.01) H04L 9/08(2006.01) H04L 9/40(2022.01) G06F 21/60(2013.01) G06F 16/27(2019.01) (54)发明名称 一种医学影像链上表示和链下安全边缘存 储的双映射方法 (57)摘要 本发明提供一种基于区块链 技术、 可信计算 技术以及压缩感知加解密图像技术的医学影像 链上表示与链下安全边缘存储的方法。 利用基于 哈希链压缩感知的图像加密方法， 根据初始密钥 生成第一哈希链和第二哈希链； 分别根据第一哈 希链和第二哈希链， 获得测量矩阵和加密矩阵， 再通过原始图像与测量矩阵得到测量结果矩阵， 再由测量结果矩 阵与加密矩 阵得到加密图像矩 阵。 对测量矩阵再哈希得到测量矩阵的哈希值， 将医学影像相关信息以及测量矩阵哈希值、 节点 签名存入区块链中。 将加密图像矩阵存在节点本 地空间。 整个过程， 既实现了对医学影像的存在 性证明， 即医学影像的链上表示， 又使得图像安 全存于节点本地空间， 即链下安全边缘存储， 二 者由唯一标识的医疗数据信息以及图像测量矩 阵的哈希值实现了双向映射。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 114372294 A 2022.04.19 CN 114372294 A 1.一种基于区块链技术以及压缩感知图像加密技术的医学影像链上表示与链下安全 边缘存储的双向映射方法， 包括： 根据医学影像信 息、 标识随机数、 节点私有密钥实现医学影像的链上表示； 根据测量结 果矩阵、 加密矩阵、 标识随机数、 医学影 像信息实现医学影 像的链下安全边 缘存储； 根据区块链不可伪造性不可篡改性查询、 测量结果矩阵哈希值、 医学影像信息实现医 学影像信息的链上表示与链下存 储的双向映射。 2.按照权利要求1所述， 其特 征在于： 根据医学影像信 息生成医学影像唯一标识， 再根据节点私有密钥及医学影像信 息生成 影像初始加密密钥， 根据所述影像初始加密密钥生成第一哈希链， 获得测量矩阵， 再根据测 量矩阵与原始图像矩阵得到测量结果矩阵， 通过对测 量结果矩阵进行逆哈希链操作， 得到 测量结果矩阵哈希值， 与医疗影像信息、 节点签名打包成区块， 进行全网广播， 实现医学影 像的链上表示。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于根据医学影像信 息生成医学影像唯一标识， 再根据节点私有密钥及医学影 像唯一标识生成影 像初始加密 密钥， 包括： 整个医疗影像共享平台， 规定医疗影像信息统一格式： 患者姓名 ‑患者身份证号 ‑医学 影像类型 ‑影像部位 ‑所在医院， 且保证该信息全网唯一。 无论是提交还是申请获得医疗影 像， 都需提供医疗影 像信息。 节点生成随机数， 与医疗影像信息进行数据连接， 然后生成hash值， 在本地标识 ‑加密 影像映射数据库中查找该hash值， 若不存在， 则影像标识生成成功； 若存在， 则重新选取随 机数， 重复该 过程， 直到生成一唯一的hash值作为该医疗影 像的唯一标识； 将节点私有密钥与医学影像唯一标识进行数据连接， 然后对其hash， 得到影像的初始 加密密钥。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特征还在于， 根据 所述影像初始加密密钥生成第 一哈 希链， 获得测量矩阵， 根据所述测量矩阵和医学影像信息生成测量结果矩阵， 对测量结果矩 阵进行逆哈希 链操作， 得到测量结果矩阵哈希值， 包括： 根据第一迭代次数， 以预设的第一哈希函数对初始密钥迭代进行第一哈希处理， 获得 第一哈希链， 其中， 每迭代一次所述第一哈希处理得到一个第一类哈希序列， 所述第一哈希 链包括所有所述第一类哈希序列的元 素； 根据明文图像； 确定n ×n的原始图像矩阵； 根据原始图像矩阵的列数n， 确定测量矩阵 的列数为n， 以及加密矩阵的列数为8n； 根据预设的压缩比m/n和所述原始图像矩阵的行数 n， 确定测量矩阵的行数和加密矩阵的行数均为m； 根据所述测量矩阵的行数m和列数n， 以及 每个所述第一哈希序列的元素个数， 确定所述第一迭代次数， 以使得所述第一哈希链的元 素个数大于或等于测量矩阵的元 素个数m*n； 得到图像的测量结果矩阵后， 对测量结果矩阵进行逆哈希链操作， 从最后一个元素， 即 第(m， n)个元素开始， 将(m， n)元素与前一个元素(m， n ‑1)进行数据连接， 然后对数据连接结 果进行hash， 将得到的hash值与第(m， n ‑2)元素进行数据连接， 然后进行再hash， 依次类推， 直到将整个测量结果矩阵转 化为一个hash值。 5.根据权利要求2所述的方法， 其特征还在于根据 所述测量结果矩阵哈希值， 将该哈希 值、 医学影像信息、 节 点签名打包成区块， 向所有节点广播， 在达成全网共识后， 写入到区块权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114372294 A 2链中， 包括： 根据得到的测量结果矩阵的哈希值， 将其与医学影像信息、 节点签名按照 区块数据格 式要求， 打包成区块， 然后向所有节点广播， 记账节点收到广播后， 验证签名通过后， 会进 行 本地存储。 当数据量达到区块最高限制或者区块等待时间超时， 则发起数据共识， 即根据 pbft(使用拜占庭共识协 议)达成全网记账节点共识， 将区块数据以不可篡改 的方式存在每 一个记账节点上。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 根据所述影像初始加密密钥生成第二哈希链， 获得加密矩阵， 根据所述加密矩阵及测 量结果矩阵， 得到加密图像矩阵， 将加密图像矩阵、 影像信息、 标识随机数存入本地存储空 间， 实现医学影 像的链下边 缘安全存储。 7.根据权利要求6所述的方法， 包括： 将所述第二哈希链中的元素以所述预设顺序填入矩阵中， 生成m ×8n的加密矩阵； 其 中， 所述预设顺序为： 按行 逐个填入的顺序， 或者按列逐个填入的顺序； 根据所述加密矩阵的行数m和列数8n， 以及每个所述第二哈希序列的元素个数， 确定所 述第二迭代次数， 以使得所述第二哈希链的元素个数大于或等于加密矩阵的元素个数m* 8n； 得到加密图像矩阵后， 将加密图像矩阵 ‑影像唯一标识安全存入本地存储空间， 销毁加 密过程中使用的随机数 标识以及影 像初始加密 密钥。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 根据影像请求中的医学影像信息， 查找对应的标识随机数， 然后通过影像信息以及标 识随机数恢复出影像唯一标识， 再通过节点私有密钥与影像唯一标识恢复出影像初始加密 密钥； 请求节点通过密钥恢复出测量结果矩阵后， 通过逆哈希链操作， 得到测量结果矩阵的 哈希值， 与区块链中的区块数据对比； 这个过程实现了链上表示与链下存 储的双向映射。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114372294 A 3