[发明专利]基于ROI和IWT医学图像篡改认证及恢复的鲁棒水印方法

说明书

本发明公开了一种基于ROI和IWT医学图像篡改认证及恢复的鲁棒水印方法，步骤如下：(1)完整性认证及水印生成预处理；(2)水印的嵌入；(3)水印的提取及认证。首先将医学图像通过OTSU算法划分为感兴趣区域和非感兴趣区域两部分，采用哈希算法验证ROI区域的完整性，并计算ROI区域的恢复数据序列，再对带有病人信息的二值图像进行Logistic混沌映射加密处理，最后将合成水印采用IWT变换嵌入图像RONI区域。本发明将恢复数据用于水印信息传输，可验证医学图像ROI的完整性，精确定位图像ROI篡改区域并恢复原始ROI；同时嵌入图像RONI区域的水印对噪声、压缩、滤波攻击等均有较强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及鲁棒水印方法，尤其涉及一种基于ROI和IWT医学图像篡改认证及恢复的鲁棒水印方法。

背景技术

ROI(region of interest)，感兴趣区域。机器视觉、图像处理中，从被处理的图像以方框、圆、椭圆、不规则多边形等方式勾勒出需要处理的区域，称为感兴趣区域。

整数小波变换(IWT)作为小波分析理论的拓展，不仅继承了离散小波变换(DWT)的许多优势，而且实现了很多DWT无法完成的功能，具有真正意义的可逆性，能够实现图像的完全无损压缩，计算复杂度低且节省存储空间。

随着科技的进步以及网络技术的快速发展，数字化的医疗数据存储使得远程医疗诊断成为可能。在远程医疗诊断系统中，医学图像作为最直接权威的医疗凭证起着关键的作用，它的准确性直接影响着医生对病情的诊断。然而在当前错综复杂的网络时代，医学图像作为数字化图片在传输以及存储的过程中，即使是很小程度的失真，也有可能会影响医生对患者病情的诊断，从而造成严重的后果。为了防止不法分子获取利益或别有用心的人进行伪造或篡改，如何确保医学图像的完整性和安全性是当前医疗机构所面临的关键问题。

数字水印作为一种新的信息隐藏技术，将水印信息嵌入到数字媒体中实现对原始载体图像的保护。通过一定的水印算法，将水印信息(如病人的姓名、性别、年龄、症状等)嵌入到医学图像中，防止在传输和存储过程中图像被篡改，保护医生、患者的合法权益，为解决日益紧张的医患关系提出有效的缓解方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种将OTSU算法、哈希算法和Logistic混沌加密技术相结合实现医学图像完整、安全的基于ROI和IWT的医学图像篡改认证及恢复的鲁棒水印方法。

技术方案：本发明所述的方法，步骤如下：(1)完整性认证及水印生成预处理；(2)水印的嵌入；(3)水印的提取及认证；所述步骤(1)中将医学图像通过OTSU算法划分为感兴趣区域和非感兴趣区域两部分，采用哈希算法验证ROI区域的完整性，并计算ROI区域的恢复数据序列，再对带有病人信息的二值图像进行Logistic混沌映射加密处理；所述步骤(2)中将RONI区域分成8*8的不重叠块后进行二级整数小波分解，并将合成水印嵌入由小波分解产生的低频系数中；所述步骤(3)首先对RONI区域采用二级整数小波变换提取水印，再对水印进行完整性认证及恢复篡改操作。

步骤(1)包括步骤如下：

(1.1)采用OTSU算法分割医学图像得到感兴趣区域ROI和非感兴趣区域RONI，并根据ROI区域的坐标，人工确定上、下、左、右的顶点坐标，从而构造出规则矩形形状的ROI和RONI，确定坐标时保证RONI区域可以被分成完整的若干个8*8块；

(1.2)ROI区域采用SHA-256算法得到Hash序列H1；

(1.3)将ROI区域分为3*3的非重叠块，每块产生中心像素8bit及中心像素与周围8个像素的像素差值6bit，共56bit的恢复数据，顺序检索每个3*3块得到整个ROI区域的恢复序列R，并利用哈夫曼编码对恢复序列R进行压缩得到恢复序列R1；