[發明專利]基于四元數PHFM的三圖像零水印構造方法和檢測方法

在審

• 申請號: 201811524791.2
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109741230A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王春鵬;夏之秋;馬賓;李健
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;H04L9/00
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 孫園園

本發明公開了基于四元數PHFM的三圖像零水印構造方法和檢測方法，屬于數字多媒體防偽和信息安全保護領域，解決的問題是如何實現同時對三幅同類的數字醫學圖像進行版權保護；其方法包括構造上述三幅醫學圖像的四元數極諧Fourier矩；基于選取的矩的幅值計算二維特征矩陣；構造感知哈希序列；構造Logistic混沌映射序列并得到混沌序列；生成零水印圖像。其檢測方法包括構造三幅待檢測的醫學圖像的四元數極諧Fourier矩；基于選取的矩的幅值計算二維特征矩陣；構造感知哈希序列；構造Logistic混沌映射序列并得到混沌序列；提取水印圖像。該方法可對三幅醫學圖像進行版權保護，且不會對原始醫學圖像進行修改。

技術領域

本發明涉及數字多媒體防偽和信息安全保護領域，具體地說是基于四元數 PHFM的三圖像零水印構造方法和檢測方法。

背景技術

當前醫院醫療數字信息化建設進程加快，諸如計算機斷層(CT)成像、超聲成像(US)、核磁共振成像(NMRI)等數字醫學影像作為醫生判斷患者健康狀況的重要參考依據，這些圖像在網絡傳輸時很可能會遭受到被信息截獲或被故意篡改等安全問題。增強數字醫療信息系統的健壯性，尤其有效保證醫學圖像的可靠性、可用性和保密性已成為目前亟待解決的問題。

數字水印技術是有效解決該問題的技術手段之一。利用數字水印技術將具有標志性或有意義的數字信息嵌入到醫學圖像中，其特有的魯棒性和安全性保證圖像在經歷數據信息處理后，仍能夠可靠完整地提取出水印標志，實現其版權保護、完整性認證等作用。然而嵌入的水印信息會破壞醫學圖像的完整性，由于醫學圖像包含了一些重要的病理信息，任何較小的改動都會影響醫生對病理的判斷，故而設計一種無損的醫學圖像版權保護方式至關重要。

在實際應用中可能需要對多幅同樣的數字醫學影像分別進行版權保護，例如，在CT圖像中，身體同一部位通常會被采集成多幅圖像，上述多幅圖像均需進行版權保護，但現有的零水印方案主要是面向一幅圖像進行版權保護，雖然可以重復用于多幅圖像，但是在重復操作中會耗費大量時間、占用大量的存儲空間。

如何實現對多幅同樣的數字醫學影像進行版權保護，是需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的技術任務是提供一種基于四元數PHFM的三圖像零水印構造方法和檢測方法，來解決如何同時實現對三幅同類醫學圖像進行版權保護的問題。

本發明的技術任務是按以下方式實現的：

基于四元數PHFM(英文全稱為Polar Harmonic Fourier Moments，中文翻譯為極諧傅里葉矩)的三圖像零水印構造方法，用于同時使用三幅醫學圖像構造零水印圖像，三幅醫學圖像的大小均為N×N，水印圖像的大小為P×Q，包括如下步驟：

S100、計算上述三幅醫學圖像的四元數極諧Fourier矩；

S200、基于密鑰選取P×Q個四元數極諧Fourier矩，并基于選取的四元數極諧Fourier矩的幅值計算二維特征矩陣；

S300、對二維特征矩陣逐列比較列向量中每個幅值和列向量幅值平均值的大小，構造感知哈希序列；

S400、構造Logistic混沌映射序列并將其轉換為二值序列，對二值序列和感知哈希序列進行異或操作得到混沌序列；

S500、將混沌序列與水印圖像進行異或操作，生成零水印圖像。

進一步的，步驟S100中，以三幅醫學圖像作為四元數的三個虛部，計算上述三幅醫學圖像的四元數極諧Fourier矩。

進一步的，步驟S200包括如下分步驟：

S210、根據密鑰從上述四元數極諧Fourier矩中隨機選取P×Q個矩；

S220、計算上述選取的四元數極諧Fourier矩的幅值作為圖像特征；