基于dct的医疗图像数字水印算法

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1、基于DCT的医疗图像数字水印算法顾伯成吴健珍（上海工程技术大学电子电气工程学院，上海）摘要：本文提岀了一种应用于远程诊疗医学图像水印算法，将病人的个人信息制成水印，按一定的嵌入规则嵌入到经过DCT变换后的医学阁像中，在提取水印时不需要原始图像。仿真实验表明该水印算法的不可见性好，原始图像失真烧，对噪声、JPEG压缩处理等常规图像操作时的鲁棒性较高，有效的保护了病人的个人信息，防止了个人隐私的泄露。关键词：医学图像，DCT变换，隐私保护DCT-basedMedicalImageWatermarkin

2、gAlgorithmGuBo-cheng，WuJian-zhen(AutomationdepartmentSchoolofElectricsandElectronics,ShanghaiUniversityofEngineeringScience,shanghai)Abstract:AmedicalimagewatermarkingschemebasedonDCTdomainisproposedinthispaper.Thepatientpersonalinformationisutilizeda

3、swatermark，thenembedintothecoefficientsofDCTtransformonmedicalimageaccordingtogivenembeddingrules.Watermarkextractioncanbedonewithoutusageoforiginalimage.Simulationresultsindicatethattheinvisibilityoftheproposedsystemisgoodandthesystemisrobusttonormal

4、imageprocessingsuchasnoiseadditionandJPEGcompressions.Itcaneffectivelyprotectthepatient'spersonalinformation，thuspreventingleakageofprivacy.Keywords:Medicalimage;DCTtransform;privacyprotection1、引言随着网络技术的飞速发展，数字化的医学数据存储使得远程医疗、远程诊断成为可能。基于计算机网络的远程医疗诊断作为一

5、种新型诊疗模式，正引起国内外医学专家的高度重视。在远程医疗诊断系统中，医学图像作为关键的疾病诊断依据，它的准确性直接影响了医生对于疾病的诊治。由于在公共网络屮传输医学图像，病人的姓名、性别、身份证、病名等私人信息很界易被泄露，而且数字化的图片也很界易被别有用心的人进行篡改或伪造，一旦病灶区域的数据被修改，很容易引起误诊，引起医疗事故或医患纠纷。因此，如何确保医学图像的安全性和完整性是远程医疗系统实施所而临的一个非常重要II关键的问题。数字水印技术作为一种新型安全技术，其特点满足远程医疗诊断系统中医

6、学图像安全性的要求。它通过一定的水印嵌入算法将水印信息（如个人标志性信息、版权信息等）嵌入到数字作品（图像、视频等）中，经过信道传输后，利用水印提取或检测算法读出水印信息，能实现医学图像的真实性和完整性认证。2基于DCT的医疗图像水印算法图2水印嵌入流程图DCT频域水印算法是常用的一种水印算法，其基本思想是利用扩频通信的原理来提高数字水印的鲁棒性，它将水印信息嵌入到载体图像的DCT频域上，然后经反变换输出。在DCT系数屮，高频部分代表图像中的噪声部分，这些部分容易通过有损压缩或者滤波等处理被去掉。

7、屮低频部分包含了图像的大部分能量，虽然人类视觉系统（HVS）对中低频分量比较敏感，但中低频部分的DCT系数幅值大，水印嵌入到中低频部分不易被檫除，有较强的稳健性，因此考虑到水印的鲁棒性，将水印嵌入到DCT的屮低频部分，并通过调整嵌入强度，使水印的鲁棒性和不可见性达到较好的平衡3］。本文所提的算法基于DCT变换域，且在水印检测时不需要原图，是一种盲水印算法。系统原理图如图2所示。2.1水印嵌入算法p5(1t4)B(l和pp•>pp•>ppppppppppppppp图3嵌入水印的位置通常在图像传输过程

8、中，亮度和对比度会有较大变化，而像素之间的相对值变化较小，因此，这里以相邻DCT系数的平均伉为基准，嵌入适当强度的水印。先将原始图像进行8X8大小的分块，每个分块在DCT变化后嵌入水印图像的lbit信息。水印嵌入位置如图3所示，图中有阴影的单元为嵌入水印的单元。图屮每3个中低频系数为一组，以每一组3个系数的平均值为基准，根椐嵌入的水印阁像对应lbit信息的二值性选择不同的嵌入系数（偏移量），调节DCT系数的平均值，然后嵌入到每一组中间单元屮，这样，在每个8x8阁像块的1个单元中嵌入