区域医疗协同服务下影像信息安全关键技术研究

【摘要】摘要：区域医疗协同服务系统的目标是实现医院之间的医疗资源和诊疗信息共享互通,其核心是建设一个以拥有优势医疗资源和完善的信息化建设的医院为主导,能辐射社区医院和基层医疗机构的区域内信息共享平台。建设区域医疗协同服务系统,事关人民群众的健康权益,已经成为我国医疗改革的重要组成部分,得到了国家的高度重视。区域医疗信息化建设有助于推进公立医院改革、促进医疗服务均等化、解决“看病难、看病贵”的难题,为人民群众提供安全、有效、方便、价廉的医疗卫生服务。但影响区域医疗服务系统真正进入到实用化、市场化并为广大普通群众所接受的最重要原因之一就是区域医疗协同服务系统的信息安全问题。由于公网固有的不安全性,网络中传输的医疗信息面临着巨大挑战,如病人的隐私信息保护、医学资料的版权保护和医学信息的完整性认证等问题均有待解决。数字水印技术的引入可很好地解决这一系列的安全问题。本文以医疗信息中的主要组成部分——医学影像作为研究对象,采用无损数字水印技术为主要工具,重点针对网络环境下医学影像信息的安全传输问题做了深入研究,为区域医疗协同服务系统建设提供了有力的技术保障。本文的主要工作如下：(1)针对医学影像中病人的隐私保护问题,提出了基于区域和直方图平移的医学影像无损信息隐藏方法。方法充分考虑到医学影像的分区域特征,利用最大类间距离的单阈值分割方法提取医学影像的感兴趣区域,并采用聚合逼近多边形方法表示感兴趣区域,最终采用图像拟合方法得到规则的数据嵌入区域。在感兴趣区域,采用改进的差值直方图循环平移方法嵌入病人电子病历等隐私数据；在非感兴趣区域,采用改进的基于编码的直方图平移方法嵌入原始医学影像数据的hash认证码等数据。算法实现了高容量的电子病历隐藏和提取水印的有效性认证。(2)针对医学影像的版权保护问题,提出了基于无损鲁棒水印的医学影像版权保护算法。针对多通道的医学影像,对现有的基于块差值的无损鲁棒水印算法进行了改进,引入直方图压缩技术来防止溢出,减少了水印负载；采用Huffman编码对块标识符进行编码减少了块类型标识的长度,从而增加了水印嵌入容量；引入冗余理论和投票机制,选择在医学影像的R、G、B三个颜色通道中分别嵌入同样的水印信息,对提取出的水印进行投票判决来提高水印的鲁棒性。算法能抵挡一定程度的JPEG压缩和随机噪声的攻击,实现了在有损传输环境下的医学影像版权保护。(3)针对医学影像的完整性认证问题,提出了基于四叉树分解和线性插值技术的医学影像篡改检测方法；针对固定块划分方法的不足,提出利用四叉树分解方法对图像进行可变尺寸的分解,选取每块的线性加权插值作为块的特征值,这些特征值作为水印信息通过基于混沌的简单可逆整数变换嵌入。方法相比现有的固定尺寸的方法具有更高的嵌入容量,混沌系统的引入也增强了算法的安全性；另外针对纹理复杂的篡改区域,采用线性加权插值作为特征值比简单的均值方法具有更高的图像质量和篡改检测精确性。算法实现了医学图像的篡改检测和高质量恢复。(4)针对医学影像无损数字水印算法中的防溢出处理问题,对现有的解决方法进行了深入分析和对比实验,给出了目前方法对可逆水印算法性能造成的影响,提出了利用直方图压缩方法来解决溢出问题。分析指出防溢出算法是医学影像可逆数字水印性能的关键,其算法选择取决于具体的可逆水印算法和医学载体图像的不同形态。
【作者】邓小鸿；
【导师】陈志刚；
【作者基本信息】中南大学，计算机应用技术，2013，博士
【关键词】区域医疗；医学影像；无损数字水印；隐私保护；版权保护；篡改检测；

【参考文献】
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