可逆医疗图像加密使用空间XOR旋转和混乱驱动的和扩散方案
Dola Sundeep1, Kovuri Umadevi2, Bhagya Prasad Bugge3
1Department of Electronics and Communication Engineering, Indian Institute of Information Technology Design and Manufacturing (IIITDM), Jagannathagattu Hill,, Kurnool, Andhra Pradesh, 518008, India. sundeepdola@gmail.com.
Scientific reports
|March 7, 2026
概括
两种新的轻量级加密方法,SPiRAL和CHRONEX,为远程医疗和云诊断提供安全的医疗图像处理. 这些可逆密码提供了高的统计安全性,没有计算负担.
科学领域:
- 医学成像和网络安全
- 应用密码学 应用密码学
- 医疗信息学 医疗信息学
背景情况:
- 越来越多地使用远程医疗,云诊断和图像存档系统,需要安全的医疗图像处理.
- 现有的医疗图像加密方法通常是计算密集型的,这阻碍了它们在资源有限的设备上使用.
- 需要适合临床工作流程的轻量级,可逆的加密方案.
研究的目的:
- 为医疗图像设计和评估两种新,轻量级和完全可逆的图像加密方案.
- 解决现有的计算重量加密算法的局限性.
- 确保端到端临床工作流程的实际实施.
主要方法:
- 开发了两个直接在像素域中运行的互补的对称密码:SPiRAL (基于空间像素的旋转和XOR) 和CHRONEX (混乱重排和非线性XOR).
- SPiRAL使用链接的XOR操作,指数依赖的旋转和按键驱动的排列面罩.
- CHRONEX 采用合后勤地图来实现关键依赖的 permutation 和基于 S-box 的 XOR 扩散.
主要成果:
- SPiRAL和CHRONEX都实现了高统计安全性,值高于7.999位.
- 密码图像显示出高的像素变化率 (NPCR) 和统一平均变化强度 (UACI),邻近相关性最小.
- 与现有技术相比,CHRONEX方案显示出优越的随机性和差异性稳定性.
- 原始图像的准确恢复得到了保证,确保了完全的可逆性.
结论:
- 像SPiRAL和CHRONEX这样的轻量级像素域加密方案可以为医疗图像提供强大的安全性.
- 这些密码是实用的实时应用程序和资源有限的环境,适合临床使用.
- 提出的方法平衡了现代医疗保健系统的安全性,可逆性和性能.
