摘要
21世纪以来，数字信息技术的快速发展推动了医疗信息化。目前我国医疗信息化水平正处于由临床管理信息化阶段向区域性医疗卫生服务信息化阶段的过渡阶段。当前医疗行业信息化进程中最重要的工作是建立区域性医疗信息共享。医疗影像数据共享成为区域医疗信息共享的关键，推动医疗影像共享水平将促进医疗信息化进程，为顺利实现区域性医疗共享打下坚实的基础。由于医学图像具有很强的敏感性和私密性，一旦被盗取和流散将会对患者个人、医院、社会造成不良影响。目前在网络中传输和访问医疗图像的安全性隐患制约了远程监护与医疗资源共享的发展。如何保障医学图像在网络中传输和访问的安全性成为学术界和社会关注的热点。因此有必要对医学影像进行加密传输。 混沌系统具有不可预测性运动轨迹、随机性强、对系统初始值敏感等特点，适应密码学的要求，已经被用于图像加密研究。同时由于高维混沌是对混沌系统的延伸发展，具备更大的密钥空间、更复杂的动力学行为和更强的随机性。因此，针对医疗影像共享中的数据传输安全问题，本文提出了两种基于超混沌的图像加密算法保障医疗影像数据的安全。主要研究内容有： 1.基于DNA编码和超混沌系统的图像加密算法。该算法首先使用SHA-3算法对输入图像进行哈希值计算，计算结果作为超混沌系统的初始值。然后将输入图像的强度值转换成串行二进制数字流。最后利用四维超混沌系统生成的伪随机序列对比特流进行全局加扰。在超混沌序列和DNA序列运算中，对DNA进行代数运算和互补运算，增强加密性能。仿真实验结果表明该加密系统在噪声和裁剪攻击的鲁棒性方面具有良好表现。 2.基于超混沌的ROI图像加密算法。首先选取原始图像中感兴趣区域，并使用SHA-3算法对输入图像进行哈希值计算，计算结果作为超混沌系统的初始值。然后使用改进的超混沌系统生成长度为L的混沌密钥序列，同时将输入图像的强度值转换成串行二进制数字流并与混沌密钥序列进行异或运算生成最终秘钥序列。最后利用最终密钥序列对输入图像划分成的两个子块进行并行加密和密文交错扩散运算。仿真实验结果表明算法在加密效果及运算速度方面具有良好的效果。 本文采用基于超混沌的图像加密算法来对医学图像进行加密。通过直方图、密钥空间，相关性分析，信息熵分析及抗差分攻击分析实验验证本文提出的加密方法比当前基于混沌的加密算法更安全。加密系统采用基于超混沌系统、SHA-3和DNA算法，与现有加密算法相比，实现了更好的安全性。该算法可以很好地抵抗拆分攻击分析，适用于医疗图像加密，可以有效保护传输中的医疗图像。
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