[发明专利]一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法

说明书

本发明涉及一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法，该方法包括：读取DICOM文件；获取图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；对图像数据进行分块排序，得到顺序表；将顺序表替换至图像数据；得到加密DICOM文件；读取加密DICOM文件；获取加密图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；加密图像数据分块，翻转嵌入病人信息；直接解密嵌入信息的加密DICOM文件；读取直接解密DICOM文件；分别提取直接解密图像比特和顺序表；按照顺序表对直接解密图像进行病人信息提取，并恢复得到原始图像，解密病人信息。与现有技术相比，本发明能够在保证DICOM文件格式不被损坏的基础上有效提高图像恢复正确率。

技术领域

本发明涉及可逆信息隐藏技术领域，尤其是涉及一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法。

背景技术

DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准(ISO 12052)。它定义了质量能满足临床需要的可用于数据交换的医学图像格式，DICOM被广泛应用于放射医疗，心血管成像以及放射诊疗诊断设备(X射线，CT，核磁共振，超声等)，所有患者的医学图像都以DICOM文件格式进行存储，这个格式包含患者的PHI(Protected Health Information)信息，例如姓名，性别，年龄以及其他图像相关信息(捕获并生成图像的设备信息，医疗的一些上下文相关信息等)。

DICOM标准简化了医学影像信息间的交换，进一步推动了远程医疗系统的数字化进程。随着计算机科学、通信技术的不断发展以及DICOM标准的普及和远程医疗的实施，医学图像的保密与认证等安全性保护显得越来越重要。DICOM作为主流的医学图像传输标准，符合该标准的文件中除了图像以外还包含病人信息，基于隐私保护的目的，近年来，为了实现信息的安全传输，人们提出了各种类型的安全技术，密码学和信息隐藏技术是其中最重要的两个分支。密码学是为了隐藏明文信息的内容，而信息隐藏技术则是为了隐藏信息的存在性。

可逆信息隐藏(Reversible Data Hiding)技术是新兴的一种信息隐藏技术，不仅能够完整提取嵌入的秘密信息，图像载体也能够可逆恢复，被广泛应用在医学、军事等对图像质量要求高的领域。嵌入容量和峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio)通常被视为衡量信息隐藏技术性能的标准。随着嵌入容量的增加，对载体图像进行更多地修改，图像的失真成都也就越高。因此，当嵌入容量较高时，如何尽可能引入更低的失真时研究者的目标。

目前，Zhang提出一种密文域的可逆信息隐藏算法，在Zhang的方法中，发送方用加密密钥生成的伪随机比特流对图像进行异或加密然后发送给嵌入方；

嵌入方收到加密图像后，将其分为若干个大小相同的不重叠块，根据嵌入密钥生成的伪随机比特流将每个不重叠块中的像素进行加密块划分，每个加密块内嵌入一个比特的信息，并进行三个LSB(the least significant bit，最低有效位)翻转；

接收方收到加密嵌入信息的图像后，根据加密密钥进行解密，此时所有像素的高五位正确恢复，但低三位不一定是正确的，需要根据自然图像的相关性恢复低三位。

为提高恢复正确率，Hong对Zhang的算法提出改进，接收方按照直接解密图像块的平滑度排序，得到一个图像块的顺序表，先恢复正确率高的块，剩余的块在恢复的时候可以把边缘像素也计算进去，以此保证恢复正确率。但在Hong的方法中，一方面，无法保证接收方计算得到的恢复顺序是准确的，即无法保证该顺序的恢复正确率，另一方面，这种方法在加密以及嵌入过程中会破坏DICOM文件格式，导致接收方解密后得到的图像无法被用户直接读取查看。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法，能够在不破坏DICOM文件格式的前提下，有效提高恢复正确率。