基于无损数字水印的医学图像隐私保护方法研究

摘要

先进的数字化技术给医院与医院之间的医学图像信息的共享、交流带来了极大的便利，医学图像的数字化特性使得它很容易被存储和传输，然而医学图像中的隐私信息在公共网络上传输时，又非常容易被截获或篡改，因此，如何保护医学图像隐私信息，已成为目前亟待解决的问题。
　　无损数字水印技术由于其可逆特性，被广泛应用在如医学、远程遥感、军事等对图像精度要求较高的场景中。无损不可见数字水印可以将隐私信息以不可见的方式隐藏在医学图像中，以被动地方式保护医学图像隐私信息，而无损可见数字水印则可以在医学图像的病灶区加入可见水印，以主动地方式保护医学图像隐私信息，在医学图像的接收端两者都可以无损地恢复出原始图像。
　　本文的主要工作如下:
　　1)对医学图像无损数字水印进行了较为全面的概述;
　　2)针对医学图像无损数字水印高保真，高容量，可逆性和频繁的隐私信息修改等特点，本文提出了一种基于预测差值修改的医学图像无损不可见数字水印算法，无需对图像进行分块处理，利用加权线性预测得到预测图像，在预测差值直方图中采用四峰值点进行隐秘数据嵌入，并用移动边缘像素点的方法较好地解决了医学图像中出现较多的溢出问题，该算法在保证图像质量的同时增加了嵌入容量;
　　3)提出了基于人类视觉系统的医学图像无损可见数字水印算法，利用人类视觉系统的特点，以更好地覆盖掉医学图像中病灶区的隐私信息。本文的算法采用收缩投影技术，将像素点投影到中间某一区域，对溢出进行严格控制，解决了医学图像中的溢出难题，同时大大减少了隐藏的附加信息。密钥的引入，加强了可见水印的鲁棒性，没有正确的密钥将不能移除可见水印。可调整的水印强度加强了可见水印的灵活性，可见水印的自适应性使得可见水印的可见度与透明度之间达到了较好的平衡，在医学图像上取得较好的效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题意义

1．2 研究内容与目标

1．3 本文主要内容及论文结构

2 医学图像无损数字水印概述

2．1 无损数字水印的概念

2．2 无损数字水印的基本框架

2．3 无损数字水印的特性

2．4 无损数字水印算法

2．4．1 算法分类

2．4．2 算法综述

2．4．3 算法性能评价

2．5 医学图像格式

2．6 无损数字水印在医学图像中的应用

2．7 本章小结

3 基于预测差值修改的医学图像无损不可见数字水印算法

3．1 引言

3．2 加权线性预测理论

3．3 算法实现

3．3．1 数据嵌入

3．3．2 数据提取和图像恢复

3．3．3 防止溢出

3．4 实验结果及分析

3．4．1 计算复杂度

3．4．2 峰值信噪比

3．4．3 与其它算法的嵌入容量比较

3．4．4 与其它算法单级嵌入的峰值信噪比比较

3．4．5 与其它算法在相同容量下峰值信噪比比较

3．5 本章小结

4 基于人类视觉系统的医学图像无损可见数字水印算法

4．1 引言

4．2 人类视觉系统特性

4．3 算法实现

4．3．1 可见水印嵌入

4．3．2 可见水印移除和图像恢复

4．3．3 防止溢出

4．4 实验结果及分析

4．4．1 计算复杂度

4．4．2 峰值信噪比

4．4．3 水印强度对可见水印的影响

4．4．4 与其它算法的比较

4．4．5 可见水印的鲁棒性分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 论文主要工作总结

5．2 未来工作展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢