医学图像数字水印算法的研究

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1、TheResearchonDigitalWatermarkingAlgorithmofMedicalImageThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringBySiChengSupervisor:Prof.LixinDengFebruary2013摘要作为目前信息安全领域中的一个研究热点，数字水印技术在数字产品的版权保护和信息隐藏等应用中发挥着重要作用。和普通图像相比，医学图像对图像质量的要求更高且有明确

2、的感兴趣区域（ROI）和非感兴趣区域（NROI）之分。本文结合医学图像的特点设计了基于医学图像ROI划分的零水印算法以及基于医学图像ROI划分的完整性认证水印算法，两种算法都是基于医学图像感兴趣区域划分的无失真水印算法。论文的主要内容如下：（1）介绍了数字水印技术的基本理论，对基于数字水印的图像认证技术进行了深入分析，阐述了其概念、设计要求及介绍了目前较为经典的算法。（2）设计了一种基于医学图像ROI划分的零水印算法。该算法基于离散小波变换的时频分析特性，把CT图像感兴趣区域小波变换的低频系数特征和水印图像相结合，以构造注册水印。使用仿射变换对水

3、印图像（病人信息）进行置乱以提高水印系统的安全性。基于Harris角点检测算法，设计了采用图像旋转校正的方法，对水印进行二次检测，提高了算法对旋转攻击的鲁棒性。实验结果表明，该算法不会造成感兴趣区域的失真、鲁棒性较强且水印可以盲检测。（3）设计了一种基于医学图像ROI划分的完整性认证水印算法。该算法利用CT图像中不同区域的纹理特征和数学形态学理论，自动分割出医学图像中的感兴趣区域，结合密钥将脆弱水印嵌入到感兴趣区域的中高频系数中，增加了脆弱水印的敏感性和安全性。为保证提取端脆弱水印算法的可逆性，用改进的空间域LSB算法将恢复水印嵌入到非感兴趣区域

4、中，引入BCH纠错编码和随机置乱技术提高其鲁棒性。该算法可以对CT图像感兴趣区域作无失真精确认证和恶意篡改定位。关键词:医学图像，图像认证，整数小波变换，零水印，感兴趣区域，LSBIAbstractAsahotspotinthefieldofinformationsecurity,digitalwatermarkingtechnologyplaysanimportantroleinthedigitalcopyrightprotectionandinformationhidingapplications.Comparedwithordinaryim

5、ages,medicalimagesonimagequalityishigherandthereareclearregionofinterest(ROI)andnonregionofinterest(NROI)branch.Accordingtothecharacteristicsofmedicalimages,thetwoalgorithmsproposedinthisthesisarelosslesswatermarkingalgorithmsbasedonthedivisionofmedicalimageROI.Themaincontent

6、sareasfollows:(1)Thethesisintroducesthebasictheoryofdigitalwatermarkingtechnology,thenanalysestheimageauthenticationbasedondigitalwatermarkingandexpoundstheconcept,thedesignrequirementsandthemoreclassicalalgorithm.(2)Designingazerowatermarkingalgorithmbasedonthedivisionofmedi

7、calimageROI.Byusingthetime-frequencycharacteristicofdiscretewavelettransform,thealgorithmcombineswiththecharacteristicsoflowfrequencycoefficientsofDWTandwatermarkimagetoconstructzero-watermarking.Thewatermarkimages(patientinformation)arescramblingbyusingaffinetransformationto

8、improvethesecurityofwatermarksystem.Methodforcorrectionofimagerotati