[发明专利]基于ORC采样和QGPCE变换的弥散张量图像鲁棒零水印方法

说明书

本发明公开了一种基于ORC采样和QGPCE变换的弥散张量图像鲁棒零水印方法，包括，根据DTI图像数据构建空间张量描述场；利用光线投射采样策略对所述DTI图像进行正交投射采样，获得基于冠状面、矢状面和横切面的三张正交特征投射图像；将所述三张正交特征投射图像作为四元数的三个虚部，计算其QGPCE变换系数以构建特征图像；对混沌置乱的所述特征图像和水印图像进行异或操作获得零水印图像。本发明针对DTI图像数据进行版权保护，提高了水印算法的效率，节省了水印存储空间，该算法能够有效抵抗常见的图像处理攻击和几何攻击，能够很好的应用于DTI nD(n＝4,5)高维医学图像的版权保护，非常适用于DTI图像数据的版权保护。

技术领域

本发明涉及医学图像安全的技术领域，尤其涉及一种基于ORC采样和 QGPCE变换的弥散张量图像鲁棒零水印方法。

背景技术

弥散张量成像(Diffusion tensor imaging，DTI)是一种新型的磁共振成像技术，被广泛应用于大脑白质纤维建模、活体心脏心肌纤维建模和中枢神经系统等疾病的辅助诊断，随着远程医疗诊断技术的普及，使得越来越多的DTI 数据应用于医学诊断和科学研究，而未被保护的DTI图像在网络中传输和使用，极易遭受非法拷贝和篡改等攻击，因而对病人隐私和临床诊断造成严重损害；同时DTI图像是一个nD(n＝4,5)的体数据结构，其中每个体素是一个二阶三维张量，一般针对二维或者三维医学图像的版权保护算法，很难直接应用于 DTI图像，通过查阅大量文献发现针对DTI图像的版权保护研究几乎无人涉及，为防止未授权的DTI图像被非法拷贝或篡改，对DTI图像进行版权保护和完整性严重具有重要的意义和价值。

近年来，人们提出一些解决图像安全问题的技术，包括图像加密技术和数字水印技术，其中，数字水印技术主要用于实现数字图像的版权保护，它将特征或数字信息嵌入到图像中，确保经过数据处理后，数字水印可以完整地从图像中提取出来，从而达到版权保护和完整性验证等目的。

但是，嵌入的水印信息会破坏医学图像的完整性，而医学图像中含有的重要的病理诊断信息，有可能会因为水印的加入而产生变化，进而影响医生对于病人病情的正确判断，由于医学图像对完整性和安全性较高，因此针对医学图像的水印研究主要集中于可逆水印和零水印；近年来，零水印的研究取得了很大的进展，但是目前的零水印方案主要是针对于二维图像进行版权保护，因此如何实现DTI图像的版权保护至关重要。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种基于ORC采样和QGPCE变换的弥散张量图像鲁棒零水印方法，能够解决高维医学图像版权存在安全隐患风险的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，根据DTI图像数据构建空间张量描述场；利用光线投射采样策略对所述DTI图像进行正交投射采样，获得基于冠状面、矢状面和横切面的三张正交特征投射图像；将所述三张正交特征投射图像作为四元数的三个虚部，计算其QGPCE变换系数以构建特征图像；对混沌置乱的所述特征图像和水印图像进行异或操作获得零水印图像；泛型极复指数GPCE变换，定度图像f_g(r,θ)的阶数为n，且n为自然数；则得到迭代次数为m，且m为自然数，s为泛型极复指数(GPCE)变换的参数，如下，

其中，R_ns(r)为径向基函数，*表示复数共轭，为虚数单位；

根据四元数理论，将三幅大小相同特征图像视为一个纯四元数阵列的三个虚部，则利用纯四元数阵列的形式表示三张采样特征图，如下，