CN112205996B - 基于光子随机偏移量的图像加密系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光子随机偏移量的图像加密系统与方法，所述系统包括：探测器模块、预处理模块、加密模块和图像重建模块；所述方法包括：探测外部事件信息并转化为电信号，对外部信号进行预处理，对预处理后的列表模式(list‑mode)数据加密并传输，对加密的图像数据解密后读取图像数据并显示。本发明利用光子随机偏移量对list‑mode图像数据进行加密，用该方法加密的list‑mode图像数据防串改效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像加密系统及方法，尤其是涉及一种基于光子随机偏移量的图像加密系统与方法。
背景技术
正电子发射断层成像(Position Emission Tomography，PET)是一种非侵入式的活体造影方法，能无创、定量、动态地评估人体内各种器官的代谢水平、生化反应、功能活动和灌注，是灵敏度最高的临床功能影像设备。半衰期较短的放射性核素与葡萄糖、胆碱、乙酸等人体代谢所需的化合物合成示踪剂后被注射到人体内，这些富质子放射性核素自发地将质子转化成中子，并放出正电子和中微子。正电子湮灭产生一对伽玛光子。对这些高穿透性的伽玛光子进行符合探测，并用解析或统计的方法重建湮灭事件发生的位置分布，从而重建出病人体内的图像。正电子发射断层扫描成像仪对于辅助诊肿瘤癌症，心脑血管疾病及神经系统疾病等发挥着重要作用。
PET相比于结构成像不可替代，而图像数据是其关键组成部分之一。随着飞行时间(Time-of-Flight,TOF)PET的发展，list-mode数据因包含时间、能量和位置等信息，使得list-mode数据相比于sinogram数据具有显著优势。同时PET 系统的空间分辨率严重影响图像的分析和判断，尤其是在早期癌症或肿瘤小病灶时期，要求PET图像数据具有良好的防串改性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光子随机偏移量的图像加密系统与方法，利用光子随机偏移量对list-mode图像数据进行加密，用该方法加密的list-mode图像数据防串改效果好。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于光子随机偏移量的图像加密系统，其包括探测器模块、预处理模块、加密模块和图像重建模块，其中，
探测器模块包括晶体阵列模块、光电转换器模块和探测器电子学模块；
预处理模块包括噪声处理模块；
加密模块包括光子随机偏移模块和传输模块；
图像重建模块包括解密模块和图像处理及成像模块。
作为本发明的进一步改进，所述晶体阵列模块用于接收外部伽马射线并转换为一定数量的可见光光子，伽马射线入射到晶体阵列模块发生电离和激发，原子退激发产生荧光光子。
作为本发明的进一步改进，所述探测器电子学模块用于从模拟的电脉冲信号抽取事件的信息，所述事件的信息包括时间、能量和位置信息。
作为本发明的进一步改进，所述光子随机偏移模块用于从符合事件中获取伽马光子随时间变化的偏移量。
作为本发明的进一步改进，所述图像重建模块用于将加密过的图像数据进行解密并读取。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：基于光子随机偏移量的图像加密方法，其包括以下步骤：
S1：探测外部事件信息并转化为电信号；
S2：对外部信号进行预处理；
S3：对预处理后的list-mode数据加密并传输；
S4：对加密的图像数据解密后读取图像数据并显示。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，通过探测器模块探测外部事件信息，所述探测器模块包括晶体阵列模块、光电转换器模块、探测器电子学模块，探测外部事件获取数据的步骤为：
T11：晶体阵列模块把伽玛光子转换成可见光和软紫外光光子；
T12：光电转换器模块把光信号转化为模拟电信号；
T13：探测器电子学模块从模拟的电脉冲信号抽取事件的信息。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，所述预处理包括降噪滤波处理。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，加密数据的具体方法是：
从符合事件中获取伽马光子随时间变化的偏移量，加密数据C＝HBA，其中 H代表采样矩阵，B代表光子随机偏移矩阵，A代表被加密的list-mode数据。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中，对加密的图像数据A进行解密得到A＝B-1H-1C，其中B-1代表光子随机偏移矩阵B的逆矩阵,H-1代表采样矩阵的逆矩阵。
相较于现有技术，本发明的基于光子随机偏移量的图像加密系统与方法，利用光子随机偏移量对list-mode图像数据进行加密，用该方法加密的list-mode 图像数据防串改效果好。
附图说明
图1是本发明的基于光子随机偏移量的图像加密方法的流程图。
图2是本发明的基于光子随机偏移量的图像加密系统的框图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
请参图2所示，本发明一种基于光子随机偏移量的图像加密系统，其包括探测器模块100、预处理模块200、加密模块300和图像重建模块400。其中，所述探测器模块100用于获取生物体内正电子湮灭产生的伽马射线并转化为电信号，探测器模块100包括晶体阵列模块110、光电转换器模块120和探测器电子学模块130。其中，晶体阵列模块110用于接收外部伽马射线并转换为一定数量的可见光光子，伽马射线入射到晶体阵列模块，发生电离和激发，原子退激发产生荧光光子，产生可见光光子的数量与射线光子的能量有关。光电转换器模块120用于把光信号转化为模拟电信号，晶体阵列模块110产生的光信号传输至光电转换器模块120，光信号转换成电压或者电流脉冲信号，再通过电子学倍增放大，输出可被后端电路处理的信号大小。探测器电子学模块130用于从模拟的电脉冲信号抽取事件的信息，其中包括脉冲处理模块131和符合处理模块132。脉冲处理模块131用于提取单脉冲事件的信息，包括时间、能量和位置信息，符合处理模块132按照单脉冲的信息将其归为成对的符合事件。探测器模块100收集的数据以list-mode数据格式储存。
所述预处理模块200用于对探测器模块100所获取的信号进行预处理，预处理模块200包括噪声处理模块210。其中噪声处理模块210用于对数据进行降噪滤波处理，做一个频域高斯低通滤波处理，去除噪声。
所述加密模块300用于对list-mode图像数据进行加密处理，加密模块300 包括光子随机偏移模块310和传输模块320，其中光子随机偏移模块310用于从符合事件中获取伽马光子随时间变化的偏移量。传输模块320用于对加密的图像数据传输。
所述图像重建模块400用于将加密过的图像数据进行复原，图像重建模块 400包括解密模块410和图像处理及成像模块420。解密模块410用于对加密后的图像数据进行解密。图像处理及成像模块420用于读取图像数据并显示。
本发明的基于光子随机偏移量的图像加密方法，其包括以下步骤：
S1：探测外部事件信息并转化为电信号；
S2：对外部信号进行预处理；
S3：对预处理后的list-mode数据加密并传输；
S4：对加密的图像数据解密后读取图像数据并显示。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，通过探测器模块探测外部事件信息，所述探测器模块包括晶体阵列模块、光电转换器模块、探测器电子学模块，探测外部事件获取数据的步骤为：
T11：晶体阵列模块把伽玛光子转换成可见光和软紫外光光子；
T12：光电转换器模块把光信号转化为模拟电信号；
T13：探测器电子学模块从模拟的电脉冲信号抽取事件的信息。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，所述预处理包括降噪滤波处理。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，加密数据的具体方法是：
从符合事件中获取伽马光子随时间变化的偏移量，加密数据C＝HBA，其中 H代表采样矩阵，B代表光子随机偏移矩阵，A代表被加密的list-mode数据。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中，对加密的图像数据A进行解密得到A＝B-1H-1C，其中B-1代表光子随机偏移矩阵B的逆矩阵,H-1代表采样矩阵的逆矩阵。
相较于现有技术，本发明的基于光子随机偏移量的图像加密系统与方法，利用光子随机偏移量对list-mode图像数据进行加密，用该方法加密的list-mode 图像数据防串改效果好。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于光子随机偏移量的图像加密系统，其特征在于，所述图像加密系统包括探测器模块、预处理模块、加密模块和图像重建模块，其中，
探测器模块包括晶体阵列模块、光电转换器模块和探测器电子学模块；预处理模块包括噪声处理模块；
加密模块包括光子随机偏移模块和传输模块；
图像重建模块包括解密模块和图像处理及成像模块；
基于光子随机偏移量的图像加密方法包括以下步骤：
S1：探测外部事件信息并转化为电信号；
S2：对电信号进行预处理；
S3：对预处理后的列表模式list-mode数据加密并传输；
S4：对加密的图像数据解密后读取图像数据并显示；
所述步骤S3中，加密数据的具体方法是：
加密数据C＝HBA，其中H代表采样矩阵，B代表光子随机偏移矩阵，A代表被加密的list-mode数据。
2.如权利要求1所述的基于光子随机偏移量的图像加密系统，其特征在于，所述晶体阵列模块用于接收外部伽马射线并转换为一定数量的可见光光子，伽马射线入射到晶体阵列模块发生电离和激发，原子退激发产生荧光光子。
3.如权利要求1所述的基于光子随机偏移量的图像加密系统，其特征在于，所述探测器电子学模块用于从模拟的电脉冲信号抽取事件的信息，所述事件的信息包括时间、能量和位置信息。
4.如权利要求1所述的基于光子随机偏移量的图像加密系统，其特征在于，所述光子随机偏移模块用于从符合事件中获取伽马光子随时间变化的偏移量。
5.如权利要求1所述的基于光子随机偏移量的图像加密系统，其特征在于，所述图像重建模块用于将加密过的图像数据进行解密并读取。
6.如权利要求1所述的基于光子随机偏移量的图像加密系统，其特征在于，所述步骤S1中，通过探测器模块探测外部事件信息，所述探测器模块包括晶体阵列模块、光电转换器模块、探测器电子学模块，探测外部事件获取数据的步骤为：
T11：晶体阵列模块把伽玛光子转换成可见光和软紫外光光子；
T12：光电转换器模块把光信号转化为模拟电信号；
T13：探测器电子学模块从模拟的电脉冲信号抽取事件的信息。
7.如权利要求1所述的基于光子随机偏移量的图像加密系统，其特征在于，所述步骤S2中，所述预处理包括降噪滤波处理。
8.如权利要求1所述的基于光子随机偏移量的图像加密系统，其特征在于，所述步骤S4中，对加密的图像数据A进行解密得到A＝B-1H-1C，其中B-1代表光子随机偏移矩阵B的逆矩阵,H-1代表采样矩阵的逆矩阵。
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