彌散加權圖像的魯棒水印算法研究

摘要：目的彌散加權成像(DWI)作為一種新型醫學影像成像技術,已逐漸成為診斷心臟、大腦、腎臟、肝臟等器官中的神經、纖維組織病變的重要方法和手段。與傳統的核磁共振(MRI)成像相比,通過使用不同的擴散方向矢量,在不同的擴散參數下,DWI圖像呈現的灰度信息也有所不同。目前尚無相關文獻提出針對DWI圖像版權信息進行有效保護的相關研究。方法為有效保護病人的DWI圖像版權信息,提出一種基于DWI圖像的整數小波變換域(IWT)統計直方圖的魯棒水印算法。該算法首先通過最大類間方差分割算法和面積控制閾值獲取指定斷層中帶有彌散梯度方向圖像的前景區域,作為待嵌入區域。對待嵌入區域使用整數小波變換獲取低頻子帶系數,利用固定步長對低頻子帶系數進行統計,生成統計直方圖,對統計直方圖相鄰簇的比值關系進行修改用于水印嵌入;最后提出DWI表觀系數與彌散張量成像(DTI)中彌散張量值的可逆關系構建可逆密鑰,利用該密鑰將嵌入水印后的DWI圖像再次加密,從而有效保護DWI圖像的版權信息。結果實驗結果表明該算法引入的水印信息對DWI圖像中的纖維參數改變量極小。在纖維方向和平均彌散程度改變個數上,本文算法與文獻方法相比,分別降低了100多個和30多個;在可視質量上,本文算法提高約8 dB。在高斯噪聲、小角度旋轉等攻擊中,本文算法能夠提供較高的提取水印準確率。結論本文算法對醫生診斷的影響在可接受的范圍內,且在感興趣區域遭受各種常見攻擊時,具有較高的安全性和魯棒性。