[发明专利]一种基于三维DCT感知哈希的体数据鲁棒水印实现方法

摘要

本发明公开了一种基于三维DCT感知哈希的体数据数字水印技术，属于多媒体信号处理领域。本发明的步骤是：首先对医用体数据进行全局3D-DCT变换，选取前4×4×4个系数，再进行反变换，3D-IDCT，然后在反变换系数中提取体数据的一个感知哈希值，并将水印序列与感知哈希值通过常规哈希函数得到一个二值序列的密钥，并将该密钥存于第三方；然后进行水印的提取，具体是通过对待测体数据使用三维DCT感知哈希算法提取其感知哈希值，然后与存于第三方的二值密钥序列通过哈希函数来进行水印的提取。本发明是基于三维DCT感知哈希的体数据数字水印技术，有较好的鲁棒性，并且，水印的嵌入不改变原始体数据的内容。

主权项

一种基于三维DCT感知哈希的鲁棒水印实现方法，其特征在于：先对体数据进行全局3D‑DCT变换，选取前4×4×4个系数，再进行3D‑IDCT反变换，然后在反变换系数中提取一个体数据的感知哈希值，并将水印序列与该感知哈希值相关联，实现了医学体数据数字水印的嵌入与提取，该体数据数字水印实现方法包括水印嵌入和提取两大部分，共计四个步骤：第一部分：水印的嵌入1）通过对体数据进行三维DCT变换和反变换IDCT，得到原始体数据的一个鲁棒感知哈希值H(j)；先对原始体数据F(i,j,k)进行全局三维DCT变换，得到三维DCT系数矩阵FD(i,j,k)，在系数矩阵FD(i,j,k)中选取前4×4×4个系数FD₄(i,j,k)，再对选取的系数进行三维反DCT变换，求取反变换后系数的平均值，然后将每个反变换后的系数与平均值进行比较，进行二值量化处理，大于或等于平均值，记为1；小于平均值，记为0，得到体数据的感知哈希值H(j)，其主要过程描述如下：FD₄(i,j,k)=DCT3(F(i,j,k))FID(i,j,k)=IDCT3(FD₄(i,j,k))H(j)=BINARY(FID(i,j,k))2）利用密码学HASH函数，生成含水印信息的二值密钥序列Key(j)；Key(j)=H(j)⊕W(j)Key(j)是由体数据的感知哈希值H(j)和水印序列W(j)，通过密码学常用的Hash函数生成;保存Key(j)，在下面提取水印时要用到;通过将Key(j)作为密钥向第三方申请，以获得医学体数据的所有权和使用权；第二部分：水印的提取3）求出待测体数据的感知哈希值H’(j)；设待测体数据为F’(i,j,k)，经过体数据的全局三维DCT变换后得到三维DCT系数矩阵为FD’(i,j,k)，再按上述步骤1）类似的方法，求得待测体数据的感知哈希值H’(j)；FD’₄(i,j,k)=DCT3(F’(i,j,k))FID’(i,j,k)=IDCT3(FD’₄(i,j,k))H’(j)=BINARY(FID’(i,j,k))4）利用存于第三方的二值逻辑密钥序列Key(j)和待测体数据的感知哈希值H’(j)，提取出水印W’(j)；W’(j)=Key(j)⊕H’(j)根据在嵌入水印时生成的逻辑密钥序列Key(j)和待测体数据的感知哈希H’(j)，利用Hash函数性质可以提取出待测体数据中含有的水印W’(j)；再根据W和W’的相关程度NC的来判别是否有水印嵌入。