基于JPEG2000和数字水印的医学图像压缩与安全技术研究

摘要

随着计算机技术和远程通信技术的飞速发展，远程医疗已经在医疗诊断和治疗过程中发挥着非常重要的作用。由于影像诊断对医学图像质量要求较高，导致所需的存储空间和传输带宽较大，这极大地限制了远程医疗技术的发展，对医学图像的压缩技术进行研究显得越来越重要。由于数字图像容易被篡改，所以对图像的认证很重要，因此在压缩的同时应考虑到图像的安全性。数字水印技术可以保护产品版权和验证数据的真实有效性，如果将数字水印技术用于医学图像压缩领域，能够提高数据的安全性。 本文的研究目标是提出一种基于JPEG2000和数字水印的医学图像压缩技术，结合JPEG2000压缩算法中的新特性和安全有效的水印技术，提高压缩效率和压缩安全性，保证医学图像真实完整性和保护病人的隐私信息。 本文首先研究了JPEG2000压缩标准，分析了JPEG2000压缩技术的特性，提出了一种基于JPEG2000感兴趣区域编码的新方法。然后介绍了数字水印的基本原理，提出了用于保护图像完整性的易碎水印算法和记录病人信息的鲁棒水印算法，阐述了本文所采用水印算法的实现原理。在此基础上，实现了JPEG2000对医学DICOM图像的压缩，并根据JPEG2000压缩算法的特征，将水印算法运用到压缩过程中，以提高压缩后图像的安全性能。实验表明，本文算法在高效压缩的基础上，能够很好的保护压缩图像的完整性和病人隐私信息。 最后，对毕业课题所做工作进行了概括，提出了进一步的研究设想。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1课题背景与研究目标

1.2图像压缩和安全性研究概况

1.2.1图像压缩研究概况

1.2.2图像安全性研究概况

1.3研究的重要意义和创新点

1.4所做工作及论文结构

1.4.1所做工作

1.4.2论文结构

第二章JPEG2000压缩基础

2.1 JPEG2000概述

2.2 JPEG2000核心编解码过程

2.2.1预处理

2.2.2小波变换

2.2.3量化

2.2.4 JPEG2000编码技术

2.2.5码流的组织方式

第三章JPEG2000对医学图像的压缩

3.1医学图像DICOM标准概述

3.1.1 DICOM标准提出

3.1.2 DICOM文件格式

3.1.3 DICOM文件读取

3.2 DICOM图像的JPEG2000压缩

3.2.1编码块大小对压缩效果的影响

3.2.2小波变换方法的选择

3.2.3小波分解级数

3.2.4重要数据结构定义

3.3 DICOM图像的感兴趣区域编码

3.3.1 DICOM图像感兴趣区域

3.3.2 JPEG2000中经典的ROI编码

3.3.3一种新的ROI压缩方法

第四章数字水印技术和安全性分析

4.1数字水印研究现状

4.2数字水印系统框架

4.3数字水印应用和分类

4.3.1数字水印的应用

4.3.2数字水印的分类

4.4数字水印特性

4.4.1不可见性

4.4.2鲁棒性

4.4.3安全性

4.4.4水印嵌入量

4.5混沌映射理论

4.6基于LOGISTIC映射和小波变换的鲁棒水印算法

4.6.1置乱算法

4.6.2嵌入算法

4.6.3提取算法

4.6.4试验结果和安全性分析

4.7本文提出的易碎水印算法

4.7.1水印信息生成算法

4.7.2嵌入算法

4.7.3提取和篡改检测

4.7.4试验结果和安全性分析

4.7.5 小结

第五章基于JPEG2000的数字水印设计

5.1算法设计要求和设计思想

5.2 JPEG2000水印系统的框架

5.3本文提出的鲁棒水印算法的改动

5.3.1算法改动

5.3.2步长选择

5.4丢包系数的选择

5.5易碎水印不可见性

5.6 小结

第六章总结及展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

攻读学位期间参加的科研项目

致谢