[发明专利]一种基于Zernike-DCT的三维医学体数据鲁棒水印方法

说明书

本发明公开了一种基于Zernike‑DCT的三维医学体数据鲁棒水印方法，属于多媒体信号处理领域。本发明的步骤是：首先利用LogisticMap的性质在频域对水印进行置乱加密；然后通过对医学图像进行Zernike‑DCT变换提取一个特征向量来进行水印的嵌入，将特征向量与二值水印相关联得到一个二值逻辑序列，并将该二值序列存于第三方；再通过对待测医学图像进行Zernike‑DCT变换提取其特征向量，并与存于第三方的二值序列相关联来进行水印的提取。本发明是基于Zernike‑DCT的三维医学体数据数字水印技术，有较好的鲁棒性，针对旋转、平移、剪切等几何攻击尤为突出，水印的嵌入不改变原始加密体数据的内容，是一种零水印技术。

技术领域

本发明涉及一种基于Zernike矩边缘检测、3D-DCT变换、混沌映射和图像特征向量的三维医学体数据鲁棒数字水印技术，具体是一种基于Zernike-DCT的三维医学体数据鲁棒水印方法，是一种多媒体数据保护方法，属于多媒体信号处理领域。

技术背景

医疗系统的数字化，变革了医疗领域信息的呈现形式。其在方便医疗工作执行、内容传递交流的同时，也带来了安全性保护问题。如何有效避免医学数据在网络上遭受各种恶意攻击，提高医疗信息的安全性逐渐成为一个迫切需要解决的重要问题。

医学图像包含了病人的生理病理和解剖信息，对于医生来讲，包含了病人病理信息的医学图像是医生诊断病情的重要依据。特别是高分辨率的计算机X光断层扫描技术(CT)和磁共振成像技术(MRI)及先进的光学扫描仪等新设备的出现和一系列相关软件的开发，医学图像的效果有了质的飞跃。其应用范围也逐渐覆盖了术前诊断、手术设计、术后预测和疗效评价等方面。不过，医学图像非感兴趣区域的选取往往要耗费大量的人力、物力，而且病灶区的划分可能会受到客观因素的影响，一旦病灶区的划分出现微小的差错都有可能酿成大错。

医学图像鲁棒水印算法是把患者各自隐私，如电子病历(EPR)等看做水印内容嵌进载体数据中，该水印具有不可见性，有效的保护了病人的个人隐私，同时，该水印方法是一种零水印算法，嵌入的水印不会给载体图像造成任何影响，载体图像和原始医学图像保持一致，没有任何变换。

医学体数据在医学多媒体信息中大量存在，如：医学体数据(CT、MRI体数据)都是由切片组成的体数据，体数据具有立体感，可以更清晰可靠地反映病人的个人病理信息。因此研究如何在体数据嵌入数字水印意义重大，并且对于医学体数据，一般是不允许做任何改动的。这又为在体数据中嵌入水印技术提高了难度。目前对于医学体数据的数字水印算法的研究较少，对于抗几何攻击的医学体数据的零水印算法的研究成果更少。将零水印技术与感知哈希技术相结合，作为信息安全的安全技术，既能保证安全传输，又能实现信息认证，在实际应用中具有十分重要的用途。

总之，在基于Zernike-DCT的三维医学体数据中嵌入可抗旋转、缩放、平移、剪切等几何攻击的数字水印的方法，目前尚属空白，未见公开报道。

发明内容

本发明是一种基于Zernike-DCT的三维医学体数据鲁棒水印方法，通过将医学图像的特征向量、密码学、哈希函数和零水印技术结合，弥补了传统的数字水印方法不能对医学图像本身进行保护的缺点，具有很强的鲁棒性和不可见性，能同时保护病人的隐私信息和医学体数据的数据安全。

为了实现上述目的，本发明是这样进行的：首先对三维医学体数据进行切片，对每一个切片即二维图像进行Zernike矩边缘检测，对得到的亚像素级边缘信息再整合成三维数据，经过三维DCT变换后在低频系数中提取一个抗几何攻击的医学体数据外形轮廓特征向量，并将水印技术与混沌置乱、Hash函数和“第三方概念”有机结合起来，实现了数字水印的抗几何攻击和常规攻击。本发明所采用的方法包括基于Zernike-DCT的特征向量提取、水印混沌置乱、水印嵌入、水印提取和水印解密五大部分。

现对本发明的方法进行详细说明如下：