面向医学图像的数字水印算法研究

【摘要】：数字作品在互联网络间的传输随着计算机技术的发展越来越方便,相应也引发了数字作品的版权和篡改问题,因此数字水印技术出现并发展迅猛。数字医学图像的应用随着医疗信息化的推广占据了诊断过程中的重要地位。针对医学图像在网络传输过程中可能遭到截取、篡改、非法复制等信息安全问题,数字水印技术通过将隐秘信息或标志信息嵌入医学图像中,来作为医学图像的版权认证和篡改检测的重要技术手段。本文针对医学图像版权认证和篡改检测的水印技术开展了研究,主要研究内容如下:首先,提出了一种基于ROI和IWT的医学图像篡改认证及恢复的鲁棒水印算法。该算法鉴于医学图像对ROI和RONI这两部分图像质量要求不同,为避免水印对医学图像ROI的嵌入失真,借助IWT将用于完整性认证的图像ROI的HASH值、基于ROI分块图像灰度差值的用于ROI篡改恢复的恢复数据、用于病人信息传输的二值图像这三种水印信息嵌入图像RONI。该算法的亮点在于适用于CT、MRI、US、PET等多种医学载体图像且对其尺寸无特别限制,不仅验证了图像ROI完整性,精确定位图像ROI受篡改区域并恢复原始ROI,同时嵌入水印对噪声、滤波攻击等均有较强鲁棒性,是一种多功能的水印算法。其次,提出了一种基于IWT-SVD和ABC的医学图像盲水印算法。算法亮点在于借助人工蜂群算法(ABC)迭代寻找最优解实现了水印嵌入因子?的自动调整,同时利用数字签名机制改善了基于SVD域的传统数字水印算法既有的虚警率高的问题。该算法首先将医学载体图像进行1级IWT分解,选择3个子带(LL、LH、HL)进行SVD,修改3个子带的奇异值实现水印信息的嵌入;对另外1个子带(HH),进行DCT变换后在其中频系数最低有效位嵌入数字签名信息。实验表明,该算法既有良好的水印不可感知性,同时对一般攻击和几何攻击均具有很好的鲁棒性。