[发明专利]一种基于DFT可抗几何攻击的医学图像多重水印方法

说明书

技术领域

本发明属于多媒体信号处理领域，涉及一种基于DFT变换和图 像视觉特征的医学图像多重数字水印技术，具体是一种基于DFT可抗 几何攻击的医学图像多重水印方法。

背景技术

近年来，随着计算机科学技术和多媒体通信技术的迅速发展，远 程医疗日益普及，但在互联网上进行医学图像传输时，病人的个人信 息容易泄漏，利用数字水印的不可见性和鲁棒性可以较好的解决这个 问题，即把病人的个人信息作为数字水印嵌入在医学图像中。

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(DFT、DFT和DWT)两个方面，它们分别通过改变空间域的某些 象素的灰度或变换域的一些系数的值来嵌入水印。

鉴于对医学图像病灶区保护的特殊性要求，一般的医学数字水印 方法常选择将水印信息嵌入到图像的非感兴趣区域(Region of  Non-interest，RONI)。医学图像中的感兴趣区域ROI(Region of Interest) 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。但往往人们在寻找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。

在医学数字水印研究领域，至今为止抗击几何攻击和多重水印的 嵌入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 几何攻击的多重水印嵌入方法研究，目前尚未见报道，尚属空白。而 实际应用中，医学图像数字水印常常同时受到这两种攻击。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于DFT可抗几何攻击的医学图像多 重水印方法，将医学图像的视觉特征向量、加密技术和第三方的概念 有机结合起来，不需要进行感兴趣区域的选取，具有很理想的鲁棒性 和不可见性，有效地解决了多重水印嵌入的问题，同时解决了医学图 像应用中出现的抗击几何攻击和抗击常规攻击问题，以保护医学图像 的版权和病患信息的隐秘性。

为了实现上述目的，本发明是这样进行的：基于全图DFT变换， 在DFT变换系数中，提取一个抗几何攻击的医学图像视觉特征向量， 并将水印技术与密码学有机结合起来，实现了多重数字水印的抗几何 和常规攻击。本发明所采用的方法包括水印嵌入和水印提取两大部 分，第一部分为多重水印嵌入方法，包括：(1)通过进行全图DFT 变换，得到图像的一个视觉特征向量V(j)；(2)根据要嵌入的多重水 印W^k(j)，k＝1，2，...，n；n表示嵌入的水印个数和在医学图像中提取的特 征向量V(j)，通过Hash函数运算，生成二值逻辑序列Key^k(j)，然后 将二值逻辑序列Key^k(j)存在第三方。第二部分为多重水印提取方法， 包括：(3)求出待测图像的视觉特征向量V’(j)；(4)利用已存在第三 方的二值逻辑序列Key^k(j)和待测医学图像的特征向量V’(j)，提取出 多重水印W^k’(j)。

现对本发明的方法进行详细说明如下：

首先用W^k(j)表示要嵌入的多重水印， W^k(j)＝{w^k(j)|w(j)＝0，1；1≤j≤L，1≤k≤n}，L代表要嵌入的一个水 印长度，n为嵌入水印的个数。原始图像记为 F＝{f(i，j)|f(i，j)∈R；1≤i≤N1，1≤j≤N2)}，其中，f(i，j)表示原始 医学图像的像素灰度值，设N1＝N2＝N。

第一部分：水印嵌入方法

1)通过进行全图DFT变换，得到图像的视觉特征向量V(j)。

先对原图F(i，j)进行全图DFT变换，得到DFT系数矩阵FF(i，j)， 再对DFT系数矩阵FF(i，j)，在低中频系数中，取前L个值，并通过 DFT系数符号运算得到该图像的视觉特征向量V(j)，方便起见，这里 一个复数看成实部、虚部(虚部只看系数)两个系数，当系数值为“正” 时我们用“1”表示(含系数值为“0”的情况)，系数为负时用“0” 表示，主要过程描述如下：

FF(i，j)＝DFT2(F(i，j))

V(j)＝-Sign(FF(i，j))

2)根据水印W^k(j)和图像的视觉特征向量V(j)生成一个二值逻辑 序列Key^k(j)。