一种基于医学图像的信息隐藏方法及系统

本发明涉及司法医学图像处理领域，具体涉及一种基于医学图像的信息隐藏方法及系统。

背景技术：

1、随着技术的发展，医疗行业越来越信息化技术化，随之而来的海量医学电子影像不断产生并在网络中传播，急需一种技术以支持远程医疗、患者病例信息存储与保护等。而可逆信息隐藏技术作为一种不仅可以把受保护的信息隐藏在载体图像中，还能可逆恢复原始载体的技术，近年来受到国内外学者的关注。普通的可逆信息隐藏算法主要分为三类，分别是：无损压缩、直方图平移和差值扩展。其中基于无损压缩的算法是指将图像部分信息进行无损压缩，利用压缩出来的冗余隐藏信息，但该类方法嵌入容量和峰值信噪比均较低；基于直方图平移的方法又分为基于图像像素分布的直方图平移和基于预测误差直方图平移，其中前者是直接统计像素的空间分布，通过平移像素的方法实现信息的嵌入，该方法仍旧不能解决嵌入容量和峰值信噪比不高的问题，后者通过对像素进行预测得出预测误差，对预测误差直方图平移进行嵌入，该方法的性能取决于像素预测器的精度，精度越高嵌入容量就越高，反之则越低，但如何同时保证嵌入容量和峰值信噪比的问题目前尚在研究；基于差值扩展的方法是依次对单个像素或像素向量进行可逆操作，从而实现全图的可逆性，但该方法没有在嵌入容量和峰值信噪比取得较好的平衡。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种用于医学图像的可逆信息隐藏算法，解决医学图像嵌入量低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于医学图像的信息隐藏方法，步骤包括：

3、采集医学图像矩阵，并按像素划分为若干像素块，所述像素块大小为2×2；

4、基于所述像素块，设置定位图；

5、对所述定位图进行压缩，得到压缩序列；

6、对所述像素块进行预处理和预测，得到预测值；

7、基于所述预测值与所述压缩序列，完成信息隐藏。

8、优选的，设置所述定位图的方法包括：遍历所有所述像素块，并标记所有像素值全为0或者255的所述像素块，被标记的所述像素块即为所述定位图。

9、优选的，对所述定位图进行压缩的方法包括：使用游程编码无损压缩的方式对所述定位图进行压缩，得到压缩结果；并将所述压缩结果转化为二进制序列，得到所述压缩序列。

10、优选的，对所述像素块进行预处理的方法包括：

11、

12、其中，i表示像素块。

13、优选的，对所述像素块进行预测的方法包括：将所述像素块的四个像素按照象限分布划分为第一象限像素、第二象限像素、第三象限像素和第四象限像素；

14、当第一象限像素值为ii,j时，则其余三个象限像素分别为ii,j+1、ii+1,j、ii+1,j+1，接下来求均值，公式如下：

15、imean＝floor(mean(ii,j+1,ii+1,j,ii+1,j+1))，其中mean(·)为求均值函数，floor(·)为向下取整函数，imean表示对像素集合(ii,j+1,ii+1,j,ii+1,j+1)所有元素求均值并向下取整；

16、对ii,j+1、ii+1,j、ii+1,j+1、imean进行排序，记为：

17、s＝sort(ii,j+1,ii+1,j,ii+1,j+1,imean)

18、其中，sort(·)为升序函数，则s＝[s1,s2,s3,s4]且s中的元素与[ii,j+1,ii+1,j,ii+1,j+1,imean]值一一对应；

19、则有：

20、smean1＝floor(mean(s2,s3))

21、smean2＝floor(mean(s1,s4))

22、其中，smean1是对求均值并向下取整，smean2是对(s1,s4)求均值并向下取整。接下来分别求第一象限像素ii,j与smean1和smean2差值：

23、e1＝ii,j-smean1

24、e2＝ii,j-smean2

25、则有：

26、

27、则预测误差e＝min(e1,e2)，在计算出所有像素块第一象限像素的预测误差后，统计出现频次最高的两个值a和b，且a＞b。

28、优选的，完成所述信息隐藏的方法包括：

29、首先对像素块的第一象限素预测误差进行扩展实现消息的嵌入，将已经得到所有像素块第一象限像素预测误差e，对于小于b的e，执行减1操作，腾出e＝b的空间，对等于b的e，执行减m操作完成m的嵌入，对于大于b小于a的e，不采取任何操作，对于大于a的e，执行加1操作，腾出e＝a的空间，对等于a的e，执行加m操作完成m的嵌入，方法如下公式：

30、

31、其中，m表示带嵌入的比特，且m∈data'，其中data'＝cod+data，cod表示压缩序列，data表示需要嵌入的消息。

32、此时，第一象限像素值ii,j变为ii,j'＝ii,j+(e'-e)；之后对第二、第三和第四象限的像素按照同样方法分别进行操作，完成消息的嵌入；不同的是，后一象限像素的嵌入是在前一象限像素嵌入后操作的，四轮嵌入完毕后得到含消息的载体i'。

33、本发明还提供了一种基于医学图像的信息隐藏系统，所述系统用于实现上述方法，包括：采集模块、定位模块、压缩模块、预测模块和隐藏模块；

34、所述采集模块包括：采集医学图像矩阵，并按像素划分为若干像素块，所述像素块大小为2×2；

35、所述定位模块用于基于所述像素块，设置定位图；

36、所述压缩模块用于对所述定位图进行压缩，得到压缩序列；

37、所述预测模块用于对所述像素块进行预处理和预测，得到预测值；

38、所述隐藏模块用于基于所述预测值与所述压缩序列，完成信息隐藏。

39、优选的，所述定位模块的工作流程包括：设置所述定位图的方法包括：遍历所有所述像素块，并标记所有像素值全为0或者255的所述像素块，被标记的所述像素块即为所述定位图。

40、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

41、本发明通过设计对医学图像进行分块，并对像素块进行定位图标记，并进行防溢出预处理，对定位图进行无损压缩，确保了对图像的操作不会造成溢出，通过设计基于像素排序的像素预测器，设置e＝min(e1,e2)不仅提高了预测器精度，也确保了算法的可逆性，从而增大了医学图像的嵌入容量，有利于将诸如患者病例信息等数据隐藏在图像中，且算法简单成本较低，适用性更强。

技术特征：

1.一种基于医学图像的信息隐藏方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的基于医学图像的信息隐藏方法，其特征在于，设置所述定位图的方法包括：遍历所有所述像素块，并标记所有像素值全为0或者255的所述像素块，被标记的所述像素块即为所述定位图。

3.根据权利要求1所述的基于医学图像的信息隐藏方法，其特征在于，对所述定位图进行压缩的方法包括：使用游程编码无损压缩的方式对所述定位图进行压缩，得到压缩结果；并将所述压缩结果转化为二进制序列，得到所述压缩序列。

4.根据权利要求1所述的基于医学图像的信息隐藏方法，其特征在于，对所述像素块进行预处理的方法包括：

5.根据权利要求1所述的基于医学图像的信息隐藏方法，其特征在于，对所述像素块进行预测的方法包括：将所述像素块的四个像素按照象限分布划分为第一象限像素、第二象限像素、第三象限像素和第四象限像素；

6.根据权利要求5所述的基于医学图像的信息隐藏方法，其特征在于，完成所述信息隐藏的方法包括：

7.一种基于医学图像的信息隐藏系统，所述系统用于实现权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，包括：采集模块、定位模块、压缩模块、预测模块和隐藏模块；

8.根据权利要求7所述的基于医学图像的信息隐藏系统，其特征在于，所述定位模块的工作流程包括：设置所述定位图的方法包括：遍历所有所述像素块，并标记所有像素值全为0或者255的所述像素块，被标记的所述像素块即为所述定位图。

技术总结本发明公开了一种基于医学图像的信息隐藏方法及系统，其中方法步骤包括：采集医学图像矩阵，并按像素划分为若干像素块，像素块大小为2×2；基于像素块，设置定位图；对定位图进行压缩，得到压缩序列；对像素块进行预处理和预测，得到预测值；基于预测值与压缩序列，完成信息隐藏。本发明通过设计对医学图像进行分块，并对像素块进行定位图标记，并进行防溢出预处理，对定位图进行无损压缩，确保了对图像的操作不会造成溢出，通过设计基于像素排序的像素预测器，不仅提高了预测器精度，也确保了算法的可逆性，从而增大了医学图像的嵌入容量，有利于将诸如患者病例信息等数据隐藏在图像中，且算法简单成本较低，适用性更强。技术研发人员：李天雪,柯彦,张阳,俞昭君,孟圣哲,马晓龙受保护的技术使用者：中国人民武装警察部队工程大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18