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论文研究-一种基于Arnold置乱变换和DCT的医学图像鲁棒水印算法.pdf
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2019-07-22
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针对数字信息管理系统在现代医疗体系中不断暴露出的信息安全问题, 提出了一种基于Arnold置乱变换和DCT的医学图像鲁棒水印算法。首先利用置乱技术对所要加入的水印信息进行加密预处理, 再与图像的视觉特征向量相结合, 通过hash函数生成一个二值逻辑系列, 将该序列作为密钥, 存储在第三方以获得原图像的所有权。不需要人为地选取感兴趣区域, 不受容量大小的限制, 水印的提取也不需要原始医学图像的参与, 从而解决了水印嵌入、提取的安全性和快捷性问题。仿真结果表明, 该算法实现简单, 具有很理想的鲁棒性和不可见性。与其他算法相比, 实用性更强。
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收稿日期:20121102;修回日期:20121222 基金项目:国家自然科学基金资助项目(61263033);海南省自然科学基金资助项目
(60894)
作者简介:隋淼(1987),女,四川成都人,硕士研究生,主要研究方向为数字图像处理、信息隐藏;李京兵(1966),男(通信作者),河北邯郸人,
教授,博导,博士,主要研究方向为数字图像处理、信息隐藏(jingbingli2008@hotmail.com).
一种基于 Arnold置乱变换和
DCT的医学图像鲁棒水印算法
隋 淼,李京兵
(海南大学 信息与科学技术学院,海口 570228)
摘 要:针对数字信息管理系统在现代医疗体系中不断暴露出的信息安全问题,提出了一种基于 Arnold置乱变
换和 DCT的医学图像鲁棒水印算法。首先利用置乱技术对所要加入的水印信息进行加密预处理,再与图像的
视觉特征向量相结合,通过 hash函数生成一个二值逻辑系列,将该序列作为密钥,存储在第三方以获得原图像
的所有权。不需要人为地选取感兴趣区域,不受容量大小的限制,水印的提取也不需要原始医学图像的参与,从
而解决了水印嵌入、提取的安全性和快捷性问题。仿真结果表明,该算法实现简单,具有很理想的鲁棒性和不可
见性。与其他算法相比,实用性更强。
关键词:Arnold置乱变换;DCT;视觉特征向量;医学图像;零水印
中图分类号:TP391;TP309 文献标志码:A 文章编号:10013695(2013)08255205
doi:10.3969/j.issn.10013695.2013.08.079
Robustwatermarkingformedicalimages
basedonArnoldscramblingandDCT
SUIMiao,LIJingbing
(CollegeofInformationScience&Technology,HainanUniversity,Haikou570228,China)
Abstract:Digitalinformationmanagementsystem hasplayedanincreasinglyimportantroleinmodernhealthcaresystem.
However,theinformationsecurityissuesareexposedgradually.Thispaperputforwardarobustwatermarkingalgorithm for
medicalimagebasedonArnoldscramblingtransform andDCT.Firstly
,itemployedtheArnoldscramblingtopreprocesson
originalwatermarking,andthencombinedtheimagevisualfeaturevector,generatedabinarylogicseriesthroughthehash
function,usedthesequenceasakey,lastly,storeditinathirdpartytoobtainownershipoftheoriginalimage.Withoutthe
sophisticatedprocesstofindingtheregionofinterest
(ROI)ofmedicalimages,regardlessofsizelimitationandcouldbeex
tractedwithouttheoriginalmedicalimage.Therefore,watermarkingcouldbeextractedandembeddedmoresaferandfaster.
Theexperimentalresultsshowthatthealgorithmissimpleandhassatisfactoryrobustnessandinvisibility.Comparedwithother
algorithms
,ithasbeenmorepractically.
Keywords:Arnoldscrambling;DCT;visualfeaturevector;medicalimage;zerowatermarking
!
引言
目前,医学图像占整个医院医学信息的 70% ~80%,数字
信息管理系统在现代医疗体系中发挥了越来越重要的作用,但
随着网络的推广应用,其信息安全问题逐渐暴露出来。
作为诊断依据的医学图像在网络上进行远程传输时,记录
在医学图片上的病人个人信息,容易发生伪造、窜改、信息错乱
等。若把个人信息作为数字水印嵌入在医学图片中,就可以较
好地解决这个难题,这种水印称为医学图像数字水印
[1~3]
。
目前对医学图像数字水印领域的研究主要集中在空间域
和变换域两个方面,常见的变换域有离散傅里叶变换(discrete
Fouriertransform,DFT)、离 散 余 弦变换 (discretecosinetrans
form,DCT)和离散小波变换(discretewavelettransform,DWT)
等。它们分别通过改变空间域某些像素的灰度或变换域一些
系数的值来嵌入水印。其中余弦变换
DCT域水印方法,由于
其计算量较小,且与国际数据压缩标准(JPEG、MPEG)兼容,目
前研究得比较多,是现有大多数的频率域数字水印算法研究的
热点
[4,5]
。
鉴于对医学图像病灶区保护的特殊性要求,一般文献中常
选择将水印信息嵌入到图像的非感兴趣区域(
regionofnonin
terest,RONI)。医学图像中的感兴趣区域(regionofinterest,
ROI)指的是那些包含重要病理特征或诊疗信息的病灶区,若
在该区域嵌入水印,则有可能造成错误的诊断。但往往在寻找
ROI时,要花费很长的时间与精力,并且一旦选择有误,则有可
能干扰医生的诊断
[6,7]
。
在医学图像数字水印研究领域,至今为止几何攻击仍是一
个比较难以解决的课题,至于同时能有效抵抗常规攻击和几何
攻击这两种攻击类型的水印方法研究,目前尚未见报道。而实
际应用中,医学数字水印图像常常同时受到这两种攻击。
第 30卷第 8期
2013年 8月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol.30No.8
Aug.2013


















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