基于數(shù)字水印的PACS模型及其關(guān)鍵算法研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信息管理系統(tǒng)在現(xiàn)代醫(yī)療體系中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，基于數(shù)字醫(yī)學(xué)成像及通信(DICOM)標(biāo)準(zhǔn)的圖像存檔及通信系統(tǒng)(PACS)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，隨著PACS的推廣應(yīng)用，其信息安全問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)。與傳統(tǒng)的膠片圖像相比，作為診斷依據(jù)的數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像如果發(fā)生異常(如偽造、篡改、信息錯(cuò)亂等)，不僅無(wú)法作為醫(yī)療事故判案的有力證據(jù)，更會(huì)延誤病人的最佳診治時(shí)間甚至發(fā)生誤診；在加密方法和訪問(wèn)控制已很難滿足PACS信

2、息安全要求的情況下，尋求新的信息安全技術(shù)措施已迫在眉睫。目前，醫(yī)學(xué)圖像與數(shù)字水印技術(shù)相結(jié)合的研究尚處在探索階段，國(guó)內(nèi)外研究成果十分有限。本文從信息安全角度出發(fā)，在分析總結(jié)PACS對(duì)信息安全性要求以及醫(yī)學(xué)圖像特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)一種新的基于數(shù)字水印的PACS模型和兩種適用于醫(yī)學(xué)圖像的數(shù)字水印算法，同時(shí)，鑒于對(duì)醫(yī)學(xué)圖像病灶區(qū)保護(hù)的特殊性要求，提出將水印信息嵌入到圖像的非感興趣區(qū)域(NROI)。 本文主要研究工作如下： (1

3、)通過(guò)歸納總結(jié)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料、分析現(xiàn)有PACS模型在信息安全方面的不足，研究設(shè)計(jì)了一種新的基于數(shù)字水印的PACS模型。 (2)通過(guò)分析總結(jié)醫(yī)學(xué)圖像的特點(diǎn)，指出了現(xiàn)有醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字水印算法可能出現(xiàn)“亮區(qū)”“上溢”和“暗區(qū)”“下溢”的問(wèn)題，并提出將水印嵌入圖像的NROI，保證了醫(yī)學(xué)圖像病灶區(qū)的真實(shí)性和完整性。 (3)為了增強(qiáng)算法的魯棒性尤其是抗壓縮攻擊能力、實(shí)現(xiàn)有效的真實(shí)性認(rèn)證，本文研究設(shè)計(jì)了基于小波域的塊均值和NROI的有損

4、數(shù)字水印算法。小波變換的多分辨率特性很好地保護(hù)了醫(yī)學(xué)圖像的病灶區(qū)，塊均值方法的引入有效地加強(qiáng)了算法的抗攻擊能力。仿真實(shí)驗(yàn)證明了該算法的有效性和優(yōu)越性。 (4)為了實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的完整性認(rèn)證，本文研究設(shè)計(jì)了基于差值擴(kuò)展和NROI的可逆數(shù)字水印算法。該算法具有方法簡(jiǎn)單、水印容量大的特點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)有效的篡改定位。仿真實(shí)驗(yàn)證明了該算法具有較好的透明性和篡改定位功能。 (5)結(jié)合本文的兩種數(shù)字水印算法，研究了PACS的數(shù)字水印服務(wù)器