基于數(shù)字水印的PACS模型及其關鍵算法研究.pdf

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

2、息安全要求的情況下，尋求新的信息安全技術措施已迫在眉睫。目前，醫(yī)學圖像與數(shù)字水印技術相結合的研究尚處在探索階段，國內(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PACS對信息安全性要求以及醫(yī)學圖像特點的基礎上，研究設計一種新的基于數(shù)字水印的PACS模型和兩種適用于醫(yī)學圖像的數(shù)字水印算法，同時，鑒于對醫(yī)學圖像病灶區(qū)保護的特殊性要求，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、)通過歸納總結國內(nèi)外文獻資料、分析現(xiàn)有PACS模型在信息安全方面的不足，研究設計了一種新的基于數(shù)字水印的PACS模型。 (2)通過分析總結醫(yī)學圖像的特點，指出了現(xiàn)有醫(yī)學圖像數(shù)字水印算法可能出現(xiàn)“亮區(qū)”“上溢”和“暗區(qū)”“下溢”的問題，并提出將水印嵌入圖像的NROI，保證了醫(yī)學圖像病灶區(qū)的真實性和完整性。 (3)為了增強算法的魯棒性尤其是抗壓縮攻擊能力、實現(xiàn)有效的真實性認證，本文研究設計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了醫(yī)學圖像的病灶區(qū)，塊均值方法的引入有效地加強了算法的抗攻擊能力。仿真實驗證明了該算法的有效性和優(yōu)越性。 (4)為了實現(xiàn)醫(yī)學圖像的完整性認證，本文研究設計了基于差值擴展和NROI的可逆數(shù)字水印算法。該算法具有方法簡單、水印容量大的特點，并能實現(xiàn)有效的篡改定位。仿真實驗證明了該算法具有較好的透明性和篡改定位功能。 (5)結合本文的兩種數(shù)字水印算法，研究了PACS的數(shù)字水印服務器