[發明專利]一種基于DWT和DCT的醫學圖像魯棒多水印方法

無效

• 申請號: 201110290955.1
• 申請日: 2011-09-13
• 公開（公告）號: CN102360486A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 李京兵;杜文才;陳延偉
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于多媒體信號處理領域，涉及一種小波變換(DWT)、 離散余弦變換(DCT)和圖像視覺特征的醫學圖像多重數字水印技術， 具體是一種基于DWT和DCT的醫學圖像魯棒多水印方法。

背景技術

近年來，隨著計算機科學技術和多媒體通信技術的迅速發展，數 字信息管理系統在現代醫療體系中發揮了越來越重要的作用。隨著軟 硬件條件的進步，特別是高分辨率的計算機X光斷層掃描技術(CT) 和磁共振成像技術(MRI)及先進的光學掃描儀等新設備的出現和一系 列相關軟件的開發，醫學圖像的效果有了質的飛躍。隨著互聯網的推 廣應用，遠程醫療、遠程診斷日益普及，基于網絡傳輸的醫學圖像的 信息安全問題逐漸暴露出來。在醫學圖像上的個人信息容易泄漏，如 何解決這一難題？利用數字水印的不可見性和魯棒性可以較好的解 決這個難題，即把醫學圖像上的病人的個人信息作為數字水印嵌入在 醫學圖像中。

目前對醫學圖像數字水印領域的研究主要集中在空間域和變換 域(DCT、DFT和DWT)兩個方面，它們分別通過改變空間域的某些 象素的灰度或變換域的一些系數的值來嵌入水印。目前，小波變換 (DWT)，是下一代圖像壓縮技術JPEG2000的核心，基于小波變換 的數字水印目前研究的比較多，而DCT是現在最流行圖像壓縮JPEG 的核心，將兩者有機結合是現今頻率域數字水印算法研究的熱點之 一。

鑒于對醫學圖像病灶區保護的特殊性要求，一般的醫學圖像數字 水印方法常選擇將水印信息嵌入到醫學圖像的非感興趣區域(Region? of?non-interest，RONI)。醫學圖像中的感興趣區域(Region?of?interest? ROI)指的是那些包含重要病理特征或診療信息的病灶區，若在該區 域嵌入水印，則有可能造成錯誤的診斷。但往往人們在尋找ROI時， 要花費很長的時間與精力，并且一旦選擇有誤，則有可能干擾醫生的 診斷。

另外，在醫學數字水印研究領域，至今為止基于DWT抗幾何攻 擊的多重醫學圖像數字水印仍是一個比較難以解決的課題，目前尚未 見公開報道，尚屬空白，而實際應用中，醫學圖像常受到幾何攻擊。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于DWT和DCT的醫學圖像魯棒多水印 方法，通過將醫學圖像的視覺特征向量、加密技術和第三方的概念有 機結合起來，不需要進行感興趣區域的選取，從而解決了多水印嵌入、 提取的快捷性問題和容量限制性問題，具有很理想的魯棒性和不可見 性，有效地解決了醫學圖像的多重數字水印問題，同時解決了醫學圖 像應用中出現的抗擊幾何攻擊和抗擊常規攻擊問題，以保護病患信息 的隱秘性。

為了實現上述目的，本發明是這樣進行的：先對醫學圖像進行小 波變換，得到“近似系數”和“細節系數”，而根據小波理念可知， “近似系數”代表醫學圖像的低頻特性，反映的是醫學圖像的主要輪 廓；“細節系數”代表醫學圖像的高頻特性反映的是醫學圖像的細節 信息。由于小波變換本身的抗幾何攻擊能力較差，為此，我們先對醫 學圖像進行小波變換(DWT)，然后再對反映低頻特性的“近似系數” 再進行全局余弦變換(DCT)，在DCT系數中，提取一個抗幾何攻擊 的特征向量，并將水印技術與密碼學中的Hash函數和“第三方概念” 有機結合起來，實現了基于小波變換，抗幾何攻擊大容量數字水印的 嵌入。本發明所采用的方法包括水印嵌入和水印提取兩大部分，第一 部分為多重水印嵌入方法，包括：(1)通過對醫學圖像進行小波變換， 然后對近似系數進行全局DCT變換，得到圖像的一個視覺特征向量 V(j)；(2)根據要嵌入的多重水印W^k(j)，k＝1，2，...，n；n表示嵌入的水印 個數，和在醫學圖像中提取的特征向量V(j)，通過Hash函數運算， 生成二值邏輯序列Key^k(j)，然后將二值邏輯序列Key^k(j)存在第三方。 第二部分為多重水印提取方法，包括：(3)求出待測圖像的視覺特征 向量V’(j)；(4)利用以存在第三方的二值邏輯序列Key^k(j)和待測醫 學圖像的特征向量V’(j)，提取出多重水印W^k’(j)。

現對本發明的方法進行詳細說明如下：