基于可逆信息隐藏和加密的医学图像安全模型
发布时间：2021-11-26 06:40
随着科学技术的发展和数据的爆炸式增长,大数据、互联网和云计算应运而生。与此同时,迅速推动了信息传输、信息挖掘和信息存储等发展。然而,数据的安全性成为前所未有的挑战。现在的大数据以各种各样的形式存在,而图像是常用的信息存储和传输的载体;其中,医学图像承载着人们身体状况等信息。随着医疗技术的发展,人们在享受远程医疗和医疗共享所带来的便利的同时,遭受到信息安全问题的威胁。因此,针对病人的隐私保护和医学图像的安全,本文提出基于可逆信息隐藏和加密的医学图像安全模型。1、提出了基于自适应纹理分级可逆信息隐藏和明文式加密的医学图像安全模型。医学图像的关键信息集中于高纹理区域,于是提出基于自适应纹理分级的医学图像可逆信息隐藏,将病人隐私嵌入到对应的医学图像中,同时提高了医学图像的视觉质量。为了确保图像内容安全,本文提出明文式加密思想,根据目标图像将载密医学图像加密成为目标图像的近似图像以减少对加密医学图像的关注,进而降低被攻击的可能性。实验表明,所提出的基于自适应纹理分级的医学图像可逆信息隐藏明显提高了图像的视觉质量,对比度增强效果均优于其他方法;明文式加密有效地保护了医学图像内容,减少被攻击的可能性...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加密示意图
第一章绪论2密图像的可逆信息隐藏算法设计，在保护图像内容的前提下寻求解密后载密图像的低失真度和高嵌入率之间的平衡。然而，不同于自然图像，医学图像需要嵌入的信息不仅仅是为了完成完整性，真实性和版权等信息的认证，还有病患的个人信息和诊断结果等；并且提高医学图像视觉质量将有助于医生观察和诊断。因此，在现代医疗行业的安全需求背景下，如何保护病患的隐私和提高医学图像的视觉质量和安全性，如何更好地结合可逆信息隐藏和加密技术以实现医疗数据的安全是值得深入探索的问题。1.2加密和可逆信息隐藏的相关研究加密和信息隐藏是信息安全研究领域非常重要的两个分支[2-4]。加密主要研究如何将机密信息进行特殊的编码，以形成不可识别的密文进行传递，如图1.1所示。加密的安全性体现在密文被非法截取后，没有密钥无法进行解密获得原信息内容，可以抵抗非法破解或者破坏，从而确保了机密信息的安全性。而信息隐藏则主要研究如何将机密消息秘密隐藏于公开的数字化媒体文件中，如图像、声音或文档文件，然后通过公开信息的传输进行机密信息的传递，如图1.2所示。信息隐藏的安全性体现在机密消息隐藏在公开信息中难以被检测，从而能保证机密信息的安全性。图1.1加密示意图Fig.1.1Thediagramofimageencryption图1.2信息隐藏示意图Fig.1.2ThediagramofdataHiding
安徽大学硕士学位论文7图1.3加密图像的可逆信息隐藏示意图Fig.1.3Thediagramofreversibledatahidinginencryptedimages（1）加密前预留空间的加密图像可逆信息隐藏。Ma[53]等提出基于LSB预留空间的加密图像可逆信息隐藏，首先将图像分为嵌入区域和加密区域，将嵌入区域的LSB嵌入到加密区域从而预留出空间嵌入信息；然后分别在嵌入区域嵌入信息和在加密区域进行加密。Zhang[54]等提出通过预测误差直方图平移的方法来预留空间以嵌入信息，实现了加密前预留空间的加密图像可逆信息隐藏。按照Ma和Zhang的思路，Cao[55]等和在加密前采用稀疏编码产生较小熵的预测误差来压缩原始图像，预留出空间以嵌入信息，该方法获得更高的嵌入率和图像质量。（2）加密后预留空间的加密图像可逆信息隐藏。Zhang[56]等提出一种基于图像分块和相邻像素相关性的加密图像可逆信息隐藏，首先对原始图像进行流加密即异或计算，然后通过翻转图像块的最低有效位从而预留出空间来嵌入信息。在此基础上，Wu[57]等考虑到相邻块边缘像素和块内边缘像素的相关性，引入了边缘匹配和平滑度排序，提高了信息的嵌入容量，降低了图像重构时的错误率。Zhang[58]等提出了基于压缩密文像素对的加密图像可逆信息隐藏，首先对密文图像进行伪随机置乱并将其分割成若干组，然后利用奇偶校验矩阵压缩每一组像素对的P个LSB以预留空间来嵌入信息。之后，Zhang[59]在此基础上引入低密度奇偶校验码（LowDensityParityCheck），进一步提升了算法的性能。近年来，加密图像的可逆信息隐藏算法中的加密方法不再局限于流加密，基于公钥密码系统和同态加密的加密图像可逆信息隐藏算法相继提出。Zhang[60]等基于公钥密码系统和湿纸编码（WetPaperCodes）的加密图像可逆信息隐藏，首先采用公钥
本文编号：3519603
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加密示意图
第一章绪论2密图像的可逆信息隐藏算法设计，在保护图像内容的前提下寻求解密后载密图像的低失真度和高嵌入率之间的平衡。然而，不同于自然图像，医学图像需要嵌入的信息不仅仅是为了完成完整性，真实性和版权等信息的认证，还有病患的个人信息和诊断结果等；并且提高医学图像视觉质量将有助于医生观察和诊断。因此，在现代医疗行业的安全需求背景下，如何保护病患的隐私和提高医学图像的视觉质量和安全性，如何更好地结合可逆信息隐藏和加密技术以实现医疗数据的安全是值得深入探索的问题。1.2加密和可逆信息隐藏的相关研究加密和信息隐藏是信息安全研究领域非常重要的两个分支[2-4]。加密主要研究如何将机密信息进行特殊的编码，以形成不可识别的密文进行传递，如图1.1所示。加密的安全性体现在密文被非法截取后，没有密钥无法进行解密获得原信息内容，可以抵抗非法破解或者破坏，从而确保了机密信息的安全性。而信息隐藏则主要研究如何将机密消息秘密隐藏于公开的数字化媒体文件中，如图像、声音或文档文件，然后通过公开信息的传输进行机密信息的传递，如图1.2所示。信息隐藏的安全性体现在机密消息隐藏在公开信息中难以被检测，从而能保证机密信息的安全性。图1.1加密示意图Fig.1.1Thediagramofimageencryption图1.2信息隐藏示意图Fig.1.2ThediagramofdataHiding
安徽大学硕士学位论文7图1.3加密图像的可逆信息隐藏示意图Fig.1.3Thediagramofreversibledatahidinginencryptedimages（1）加密前预留空间的加密图像可逆信息隐藏。Ma[53]等提出基于LSB预留空间的加密图像可逆信息隐藏，首先将图像分为嵌入区域和加密区域，将嵌入区域的LSB嵌入到加密区域从而预留出空间嵌入信息；然后分别在嵌入区域嵌入信息和在加密区域进行加密。Zhang[54]等提出通过预测误差直方图平移的方法来预留空间以嵌入信息，实现了加密前预留空间的加密图像可逆信息隐藏。按照Ma和Zhang的思路，Cao[55]等和在加密前采用稀疏编码产生较小熵的预测误差来压缩原始图像，预留出空间以嵌入信息，该方法获得更高的嵌入率和图像质量。（2）加密后预留空间的加密图像可逆信息隐藏。Zhang[56]等提出一种基于图像分块和相邻像素相关性的加密图像可逆信息隐藏，首先对原始图像进行流加密即异或计算，然后通过翻转图像块的最低有效位从而预留出空间来嵌入信息。在此基础上，Wu[57]等考虑到相邻块边缘像素和块内边缘像素的相关性，引入了边缘匹配和平滑度排序，提高了信息的嵌入容量，降低了图像重构时的错误率。Zhang[58]等提出了基于压缩密文像素对的加密图像可逆信息隐藏，首先对密文图像进行伪随机置乱并将其分割成若干组，然后利用奇偶校验矩阵压缩每一组像素对的P个LSB以预留空间来嵌入信息。之后，Zhang[59]在此基础上引入低密度奇偶校验码（LowDensityParityCheck），进一步提升了算法的性能。近年来，加密图像的可逆信息隐藏算法中的加密方法不再局限于流加密，基于公钥密码系统和同态加密的加密图像可逆信息隐藏算法相继提出。Zhang[60]等基于公钥密码系统和湿纸编码（WetPaperCodes）的加密图像可逆信息隐藏，首先采用公钥
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