论文部分内容阅读
随着移动拍照设备的广泛使用，每天连续产生大量的图像，传统的图像数据管理工作包括图像存储、处理和检索技术已经无法适应快速增长的数据所带来的压力。用户往往将大量图像数据外包到云服务器以减少本地存储成本，同时为了确保图像安全防止隐私泄露而选择在外包之前对图像数据进行加密。然而加密后的图像数据失去了明文特征和数据之间的关联性，影响用户对图像数据的管理，导致无法进行高效地图像检索。虽然可以事先构造加密索引并将其与加密图像一起存储到云服务器当中以保证图像的安全性和可用性，但是目前大多数加密图像检索方案没有足够地重视恶意云服务问题，它可能返回给用户错误或者不完整的检索结果。由于很难构造通用的认证结构对图像类型数据的相似度计算过程进行验证，所以对加密图像检索结果的验证面临很大的挑战。此外，检索结果为了更好地反映出用户真正的目标与兴趣点，如何缩小图像语义与其特征描述符之间的差距，更好地捕捉用户兴趣同样是一个值得研究的问题。
本文主要研究的是解决加密图像检索过程中面临恶意云服务威胁的问题，同时提高图像相似性比较时的检索效率与精度。为了解决上述问题，本文的主要研究工作如下：
（1）为解决恶意云服务器的威胁问题避免返回错误的或者不完整的检索结果，将这种需求诉诸于区块链技术，提出了一种基于区块链的可验证的加密图像检索服务方案，实现了搜索结果的可靠性与搜索过程的透明性。该方案将加密索引存储在区块链（以太坊）上，通过区块链的共识机制保证在智能合约上完成搜索的功能达到搜索结果的完备性，同时将相应的加密图像数据外包到云服务器以降低区块链上的存储成本，经过安全性分析和实验表明了方案的可靠性、较高的检索效率与精度，同时具有很好的隐私保护效果。
（2）设计了一种利用视觉词袋模型和simhash的双层索引结构，第一层是基于视觉词袋模型的方法大概确定图像的分类减少后面simhash计算量，第二层是利用simhash进行相似图像检索，汉明距离作为判断图像之间的相似性指标，采用这种索引结构不仅可以精细化图像分类，而且还能在相似性比较时提高搜索效率与精度。
（3）通过利用基于密文策略属性加密技术，允许数据所有者限制数据用户在指定的范围内搜索达到对数据用户细粒度访问授权目的。主要思想是，数据所有者根据设定的访问策略对搜索密钥以及分类后的图像数据集合进行加密，当且仅当数据用户的属性满足分类访问策略时，数据用户才能对同一视觉单词下的图像执行搜索，从而实现了对搜索权限的管理。
本文主要研究的是解决加密图像检索过程中面临恶意云服务威胁的问题，同时提高图像相似性比较时的检索效率与精度。为了解决上述问题，本文的主要研究工作如下：
（1）为解决恶意云服务器的威胁问题避免返回错误的或者不完整的检索结果，将这种需求诉诸于区块链技术，提出了一种基于区块链的可验证的加密图像检索服务方案，实现了搜索结果的可靠性与搜索过程的透明性。该方案将加密索引存储在区块链（以太坊）上，通过区块链的共识机制保证在智能合约上完成搜索的功能达到搜索结果的完备性，同时将相应的加密图像数据外包到云服务器以降低区块链上的存储成本，经过安全性分析和实验表明了方案的可靠性、较高的检索效率与精度，同时具有很好的隐私保护效果。
（2）设计了一种利用视觉词袋模型和simhash的双层索引结构，第一层是基于视觉词袋模型的方法大概确定图像的分类减少后面simhash计算量，第二层是利用simhash进行相似图像检索，汉明距离作为判断图像之间的相似性指标，采用这种索引结构不仅可以精细化图像分类，而且还能在相似性比较时提高搜索效率与精度。
（3）通过利用基于密文策略属性加密技术，允许数据所有者限制数据用户在指定的范围内搜索达到对数据用户细粒度访问授权目的。主要思想是，数据所有者根据设定的访问策略对搜索密钥以及分类后的图像数据集合进行加密，当且仅当数据用户的属性满足分类访问策略时，数据用户才能对同一视觉单词下的图像执行搜索，从而实现了对搜索权限的管理。