一種人體生理數(shù)據(jù)隱私保護(hù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于智慧醫(yī)療的人體生理數(shù)據(jù)隱私保護(hù)方法，屬于智慧醫(yī)療、 信息安全和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在生活水平不斷提高的同時(shí)，人們逐漸意識(shí)到了自身健康的重要性，也逐漸改變 以往病重才就醫(yī)的習(xí)慣，在諸如健身、體檢等方面的關(guān)注和投入呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，對(duì)醫(yī)療 信息的需求也趨于旺盛。但〃看病難，看病貴"卻是我國(guó)最突出的社會(huì)問(wèn)題之一，醫(yī)患資源 的結(jié)構(gòu)性失衡是看病難題的癥結(jié)所在。醫(yī)療信息化的關(guān)鍵在于以患者為中心實(shí)現(xiàn)信息的共 享、流動(dòng)與智能應(yīng)用。唯有通過(guò)信息化手段建立共享服務(wù)，在醫(yī)療服務(wù)全環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)協(xié)同和 整合，才能推動(dòng)醫(yī)患資源的靈活流動(dòng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，才能在最小的資源消耗下對(duì)個(gè)人的健康 狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和處理，從整體上提高個(gè)人健康水平。智慧醫(yī)療利用最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí) 現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備之間的互動(dòng)。其特點(diǎn)是通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，使用手持移 動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)、平板等）便捷地連通各種診療儀器（一般設(shè)置有無(wú)線(xiàn)傳感器），使醫(yī)務(wù)人 員能在任何地點(diǎn)隨時(shí)掌握患者的各類(lèi)醫(yī)療信息，隨時(shí)隨地的快速制定診療方案。智能化的 醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為醫(yī)院和患者帶來(lái)極大便利的同時(shí)，信息安全和數(shù)據(jù)保密問(wèn)題卻成為了 制約醫(yī)療信息化推進(jìn)的重大瓶頸。在當(dāng)前對(duì)醫(yī)療行業(yè)提供的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)解決方案中，防 火墻和病毒檢測(cè)等傳統(tǒng)的安全技術(shù)只能阻擋部分從外部到內(nèi)部的攻擊，對(duì)醫(yī)患的數(shù)據(jù)隱私 泄露和內(nèi)部的信息竊取幾乎無(wú)能為力，這可能引發(fā)重要醫(yī)療數(shù)據(jù)的泄密，嚴(yán)重影響到了患 者的健康隱私和利益安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述智慧醫(yī)療系統(tǒng)中存在的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種人體 生理數(shù)據(jù)隱私保護(hù)的方法，具體包括如下步驟：
[0004] 人體生理數(shù)據(jù)發(fā)送前的處理：
[0005] 構(gòu)造橢圓方程；
[0006] 把將要傳輸?shù)娜梭w生理數(shù)據(jù)映射為直角坐標(biāo)系中的一條與X軸垂直的直線(xiàn)，得到 人體生理數(shù)據(jù)直線(xiàn)；
[0007] 求出上述人體生理數(shù)據(jù)直線(xiàn)與橢圓相交于直角坐標(biāo)系上方的點(diǎn)P ;
[0008] 求出橢圓左側(cè)焦點(diǎn)？1與P兩點(diǎn)之間的直線(xiàn)F f ;
[0009] 讀取移動(dòng)終端的羅盤(pán)值為Θ (此為一個(gè)偏離方向北的角度），然后以這個(gè)羅盤(pán)值 作直角坐標(biāo)系中的直線(xiàn)1 ;
[0010] 求出直線(xiàn)F1P與直線(xiàn)1的交點(diǎn)與夾角（此為直線(xiàn)F1P與直線(xiàn)1順時(shí)針的夾角），最 后用交點(diǎn)與夾角代替真實(shí)的人體生理數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，使得患者的真實(shí)生理數(shù)據(jù)得以保密。
[0011] 人體生理數(shù)據(jù)接收后的處理：
[0012] 還原直線(xiàn)1方程；
[0013] 還原直線(xiàn)F1P方程；
[0014] 求出直線(xiàn)F1P與橢圓方程相交于直角坐標(biāo)第一象限的交點(diǎn)P，求出的P點(diǎn)橫坐標(biāo)即 還原為患者真實(shí)的生理數(shù)據(jù)。
[0015] 進(jìn)一步，上述構(gòu)造橢圓方程的過(guò)程具體為：
[0016] 確定構(gòu)造橢圓方程的焦點(diǎn)：假設(shè)人體生理數(shù)據(jù)均為正數(shù)，把生理數(shù)據(jù)的正常范圍 值作為橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)F1 (Cl，0)和F2 (c2, 0);
[0017] 確定構(gòu)造橢圓的原點(diǎn)坐標(biāo)：根據(jù)焦點(diǎn)坐標(biāo)F1 (C1, 0)和？2 (c2, 0)，計(jì)算出橢圓兩焦點(diǎn) 之間距離的一半為c，則橢圓原點(diǎn)坐標(biāo)為（Cl+c，〇);
[0018] 確定構(gòu)造橢圓的長(zhǎng)半軸長(zhǎng)：根據(jù)橢圓性質(zhì)2a>2c，求出a = a *c ( a e [1. 5, + 00 ));
[0019] 根據(jù)α2-/>2=<:·2^>Λ 2=α2-C2確定構(gòu)造橢圓的短半軸長(zhǎng)的平方；
[0020] 構(gòu)造橢圓方程：
[0021] 進(jìn)一步，人體生理數(shù)據(jù)直線(xiàn)的生成過(guò)程為：假設(shè)點(diǎn)K(k，0)為人體生理數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng) 于直角坐標(biāo)系內(nèi)的一點(diǎn)，k為生理數(shù)據(jù)的真實(shí)測(cè)量值，其值在不正常的時(shí)候，!^(^或k>c 2, k> =cjc-a且k〈 = q+c+a，故生理數(shù)據(jù)映射到直角坐標(biāo)系中的直線(xiàn)為：x = k。
[0022] 進(jìn)一步，人體生理數(shù)據(jù)直線(xiàn)與橢圓方程的交點(diǎn)P的計(jì)算過(guò)程為：把橢圓方程 與生理數(shù)據(jù)直線(xiàn)連列方程組：
可解出直線(xiàn)= k與橢圓方程：
相交于X軸上方點(diǎn)的坐標(biāo)P (k, yp)。
[0023] 進(jìn)一步，直線(xiàn)F1P的計(jì)算過(guò)程為：已知F1 (Cl，0)和P (k，yp)，根據(jù)直線(xiàn)兩點(diǎn)公式可得 直線(xiàn)F1P方程為：
[0024] 進(jìn)一步，直線(xiàn)1的計(jì)算過(guò)程為：移動(dòng)設(shè)備的羅盤(pán)值是隨攜帶者移動(dòng)而不斷變化的， 將讀取的羅盤(pán)值記為Θ，其角度范圍為0°到360°，而映射到直角坐標(biāo)系中的范圍必須為 0°到180°，故Θ = 0m〇dl8O(即對(duì)Θ求180的余數(shù)），由于直線(xiàn)1經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，根據(jù)直線(xiàn)斜 率公式可知直線(xiàn)1 :
而當(dāng)Θ e {〇, π }時(shí)，由于
是不存在的，故此時(shí)直線(xiàn)1就為Y軸直線(xiàn)= 0。
[0025] 進(jìn)一步，直線(xiàn)F1P與直線(xiàn)1的交點(diǎn)與夾角的計(jì)算過(guò)程為：
[0026] 把直線(xiàn)1與直線(xiàn)F1P連列方程
.設(shè)交點(diǎn)為Q，得Q坐標(biāo)
,0曰(〇，;?），而當(dāng)0￡{〇，：11}時(shí)，（>)坐標(biāo)（叉 (1，；7(1)為
[0027] 記夾角為α，由直線(xiàn)1與直線(xiàn)F1P的方程可知兩條直線(xiàn)的斜率分別為：
，如=-1說(shuō)明α = 90。，否則，
而當(dāng) Θ e {〇，π }時(shí)，a =;r -arctan(是心)。
[0028] 進(jìn)一步，人體生理數(shù)據(jù)的接收步驟中，還原直線(xiàn)1方程的具體方法為：
[0029] 取出 Θ，如 Θ e (〇，〇，取出 Q 坐標(biāo)（X(i，y(i)為
由于直線(xiàn)1經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，所以直線(xiàn)1方程為：
否則θ e {〇, π }，取出Q坐標(biāo)（xq，yq)為
，所以直 線(xiàn)1方程：χ = 0。
[0030] 進(jìn)一步，人體生理數(shù)據(jù)的接收步驟中，還原直線(xiàn)F1P方程的具體方法為：
[0031] 直線(xiàn)F1P方程是經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的。當(dāng)Θ e (〇, π )時(shí)，從接收到的數(shù)據(jù) 中取出α，如α = 90 °，說(shuō)明
，此時(shí)直線(xiàn)F1P方程：
，否則由
可得此時(shí)直 線(xiàn)F1P方程：
；否則當(dāng) Θ e {〇, π }時(shí)，《 = Hrctan^d，那么直線(xiàn)F1P的斜率就為其中的^，此時(shí)直線(xiàn)F1P方 程
[0032] 進(jìn)一步，人體生理數(shù)據(jù)的接收步驟中，求出直線(xiàn)F1P與橢圓方程的交點(diǎn)P的具體方 法為：
[0033] 把直線(xiàn)F1P與橢圓方程連列，當(dāng)Θ e (〇, π)且α = 90 °時(shí)，
，當(dāng)Θ e (〇, π)且α不為90。 時(shí)
;當(dāng) Θ e {〇, π}時(shí)，
?求出的P點(diǎn)橫坐標(biāo)k即還原為患者真實(shí)的生理數(shù) 據(jù)。
[0034] 本發(fā)明中使用的標(biāo)記表示為：
[0035] 橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)為FjP F2;
[0036] 橢圓截與兩焦點(diǎn)連線(xiàn)重合的直線(xiàn)所得的弦為長(zhǎng)軸，長(zhǎng)為2a ;
[0037] 橢圓截垂直平分兩焦點(diǎn)連線(xiàn)的直線(xiàn)所得弦為短軸，長(zhǎng)為2b ;
[0038] 橢圓焦點(diǎn)兩點(diǎn)的距離為2c。
[0039] 通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得了如下的技術(shù)效果：
[0040] 1、算法輕量。本發(fā)明通過(guò)把患者生理數(shù)據(jù)映射到橢圓曲線(xiàn)中，結(jié)合羅盤(pán)的方向值， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)，其核心在于計(jì)算出α、Θ的角度與Q點(diǎn)坐標(biāo)，區(qū)別于傳統(tǒng)算法中存在的 各種迭代計(jì)算，省去了繁冗的計(jì)算；
[0041] 2、節(jié)能效果好。目前智慧醫(yī)療中大多使用智能手機(jī)或平板作為傳輸設(shè)備，而能耗 對(duì)于此類(lèi)設(shè)備較為敏感。本發(fā)明由于采用輕量級(jí)算法，使得對(duì)移動(dòng)終端的內(nèi)存占用小、電量 損耗較低，很適合于該類(lèi)移動(dòng)設(shè)備。
[0042] 3、隱私保密性能好。采用本發(fā)明方法，攻擊者即便截獲了隱私變換后的參數(shù) (a，0，Q)，但由于其缺少必要的中間信息，無(wú)法從參數(shù)中還原出真實(shí)的隱私數(shù)據(jù)，使得醫(yī) 療私密數(shù)據(jù)得到有效的保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 圖1是構(gòu)造橢圓及各直線(xiàn)示意圖。
[0044] 圖2是羅盤(pán)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0046] 在智慧醫(yī)療系統(tǒng)中，一般會(huì)有用于采集生理數(shù)據(jù)的醫(yī)療傳感器（血壓傳感器、脈 搏傳感器、體溫傳感器等等），等生理數(shù)據(jù)采集完成之后，醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)將采集的數(shù)據(jù) 通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送給服務(wù)器終端或者手機(jī)和平板等移動(dòng)設(shè)備，再由終端或者移動(dòng)設(shè)備通過(guò) 互