基于能量的小波域医学图像水印

K.Anusudha¹和N.Venkateswaren²

本地治里大学电子工程系本地治里,印度
电子与通信工程系,SSN工程学院,印度钦奈

文摘

现代医疗保健系统是基于管理诊断信息的病人以数字方式。保证安全性、真实性和管理医学图像和信息的存储和分布,所使用的水印技术。本文旨在开发一个在小波域水印技术使用电子健康记录(EHR)参考图像水印和医院的标志。电子健康档案数据的嵌入基于能带参考点位置的选择和参考图像。该方法的性能进行了测试,四个医学图像的形式;MRA、核磁共振、放射性和CT。仿真结果表明没有明显差别有水印和原始图像。此外,该水印方法是健壮的大范围的攻击如JPEG压缩、高斯噪声,直方图均衡化,对比度调整,锐化,旋转。

关键字

医学图像水印(水雷战),电子健康记录(EHR),离散小波变换(DWT)。

介绍

远程医疗结合了医学信息系统和信息技术,包括使用计算机接收、存储和分发医疗信息长距离。目前,远程医疗应用teleconsulting telediagnosis,远程手术和远程医学教育中扮演着重要的角色在医疗领域的发展[1]。传输、存储和共享电子医疗数据通过网络有许多用途,如诊断,寻找新的药物和科学研究。之间的医学图像交换医院位于不同的地理位置是一个常见的做法,医疗行业的要求安全、健壮和更多的信息隐藏技术有前途的严格的安全认证和通信通过互联网或移动电话。

一般来说包括数字水印信息隐藏和隐写术[3]。水印方案不知不觉改变覆盖对象嵌入信息覆盖对象(e。g所有者的标识符)[4]。数字水印用于版权保护、广播监控和事务跟踪,因此数字水印方案的鲁棒性将变得非常关键。承认,隐写术用于秘密通信。Steganograhic方法无法察觉改变求职对象来隐藏秘密信息。因此,隐写方法也可以隐藏秘密通信的存在。

一般来说,数字水印算法可分为两类根据水印嵌入的域。第一组属于数据隐藏算法利用空间域(13、14),而第二组算法利用变换域的离散余弦变换(DCT)[7],离散傅里叶变换(DFT)[15]和离散小波变换(DWT)的水印的目的[16]。以前的工作表明,变换域方案通常更健壮的噪音,常见的图像处理任务和压缩相比,空间变换方案[17]。数字水印可以分为有形和无形的,脆弱的,健壮的、盲目的和非盲强调身份验证、合法的所有权,宿主图像的可用性等。

研究人员提出了水印技术和报道发现在文献调查完整性和机密性要求(王et al ., 2000;周等,2001;曹国伟等,2002;Giakoumaki等,2003;Shieh等,2004;Piva等,2005;宣等,2006;

王等人[6]提出嵌入秘密信息的适度有效位封面图片。研制了一种遗传算法寻找最优置换矩阵嵌入的秘密信息。他们还建议使用当地的像素调整过程(LPAP)提高隐藏图像的图像质量。作为当地的像素调整过程修改LSB,技术不能应用于数据隐藏方案基于简单的LSB替换。周等[7]提供了一个方法,数字签名和电子顺磁共振医学图像的高度重视。他们的方法使用LSB替换技术嵌入签名。曹国伟等[8]提出了一个安全的数据隐藏技术基于双多个基本转换允许各种各样的EPR数据隐藏在相同的标志形象。Giakoumaki等[9]提出了一个基于小波多重水印的方法。他们的方法解决机密性保护和利用三个独立的水印数据验证问题。

Shieh等[10]基于遗传算法(GA)的水印方案。遗传算法是用于定位水印嵌入的最佳频带。Piva等[11]提出了一种简单而安全的自我恢复身份验证技术隐藏图像消化在离散小波变换的部分波段。宣等[12]提出了基于直方图变化可逆水印技术在这项工作,一部分高频小波系数直方图的向右移动了一个点,然后使用直方图零水印嵌入点。

基于良好的时间频率特性和相匹配的歧视与人类视觉系统(HVS)激励使用DWT的图像水印中几个技术[18]。在医学应用中,是非常重要的保持图像的质量,因为他们的诊断价值。水印方案的性能可以通过几种方法得到改善。双水印技术是一种方法来提高安全水平有水印的数据。

在这工作的一种新方法来保护患者信息介绍的信息作为水印嵌入在离散小波变换(DWT)的医学图像使用医院的标志作为参考图像。该计划是盲目的,这样EHR可以从医学图像中提取不需要原始图像。因此,提出技术在远程医疗应用程序非常有用。

本文组织如下:第二节解释了EHR生成和该算法介绍了第三节。模拟结果为该技术在不同类型的图像呈现在第四节中,性能指标和分析讨论了第五节和第六节中给出了结论。

电子健康记录

在许多地区的卫生保健,特别是在紧急护理,卫生专业人员依赖患者提供的信息对他们的病史。然而,可靠性的信息很难从患者获得的不适,混淆或沟通困难。从而表明,它是一种个人电子健康记录设备可能让病人了解和有更多的控制他们的健康状况。患者记录系统的许多不同的版本存在,它由许多不同的术语和缩写,一个常见的一个是电子健康记录(EHR)。

如图1所示,可以插入病人的信息在电子健康记录(EHR),包括个人信息(姓名、性别、年龄、…等)、临床信息(医生的名字,诊断、血型。等)和一些管理信息(记录编号、日期. .等等)。

该方法

该系统包括:嵌入模式和提取模式。

答:嵌入阶段

乐队选择在离散小波变换用于嵌入电子健康记录到封面与医院医学影像标志作为参考图像。图3显示了该嵌入块。提出的算法阶段如下。

Step1

对于一个给定的NxN主机医学图像‘我’,m-level DWT应用生产4 m分解后的小波系数。每一个副环带系数矩阵在特定的分辨率大小nxn n = n / 4^{m / 2}。

步骤2

计算各子频带的能量使用以下方程:

(1)

E代表能量,nxn副环带的大小,“C”是DWT系数。确保鲁棒性之间的平衡和细微与中间四个带两个副环带能源选择水印嵌入brk b在哪里1号副环带得奖感言和k = 1,。。,n / 4块数量。

步骤3

仿真结果

该算法的性能测试8日灰度医学图像[2],如图4所示。四种类型的医学图像CT、MRI和MRA和辐射的大小256 x256像素被认为是医学图像样本。

样品图5所示,MRI2图像显示的说明提出的工作。根据水印程序、样本医学图像是有水印的医院与电子健康记录标志作为参考图像。的一步一步的输出图像,图5 - 6所示。

中期的子带能量水平选择水印的过程。

性能指标

水印的性能进化方法是分析各种攻击[19]。峰值信号-噪声的定义是:

在MSE的原始之间的均方误差和扭曲的形象和定义如下:

其中w (i, j)是参考图像和w”(i, j)是有水印的图像。结果如下所示。

表1显示了PSNR,意味着数控测试图像在没有攻击情况下和各种攻击。结果表明,该水印检索成功。所有图片的数控是1.00。

这四个类型的医学图像受到不同的攻击来衡量水印算法的鲁棒性。MSE, PSNR和数控的情况下攻击图像。的分析结果表明,我们提出的方案具有很高的鲁棒性增强和自动均衡的攻击。

恢复之间的相似性和原始信息等于1的四种类型图像高斯噪声攻击如表1所示,病人信息恢复与数控= 1当方差措施。然而,方差为0.005 MRI1和CT1images数控.9919和.9963中恢复过来。对中值滤波袭击表明,放射图像类型导致最好的鲁棒性数控= 1,而其他三种类型数控小于1。

图像攻击的结果在不同的伽马校正参数值(Par)。满意的结果发现在对比的情况下攻击因子10。但是,当这个因素是增加到30患者信息未能从图像中提取除了MRI1和Radio2图像的情况下,医学图像旋转5 o。在提取水印,图像是re-rotated到原来位置。结果表明,病人信息可以提取与数控= 1除了MRI1 CT1和CT2图像数控= 0.9977,0.9957和0.9988。

结论

本文引入了一个新的双水印方案患者信息的安全和隐私。提出的鲁棒性检查技术运用一些常见的攻击图像和研究医学图像的视觉质量的PSNR和数控(归一化相关系数)参数。仿真结果表明,该方案是健壮的常见攻击如散斑噪声、高斯噪声,中值滤波,椒盐噪声,伽马校正,旋转,自动平衡和JPEG压缩。从仿真结果可以看出该方法更适合放射图像作为这幅各种攻击的鲁棒性比其他输入图像。

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