[发明专利]基于三维DWT-DFT感知哈希的体数据数字水印方法

摘要

本发明公开了一种基于三维DWT-DFT感知哈希的体数据数字水印方法，属于多媒体信号处理领域。本发明的步骤是：首先对医用体数据进行3D-DWT、3D-DFT，选取前4×4×4个系数，再进行3D-IDFT变换，然后在反变换系数的实部中提取一个鲁棒的感知哈希值，并将该感知哈希值与嵌入的水印相关联得到一个二值密钥序列，并将该二值密钥序列存于第三方；再通过对待测体数据进行三维DWT-DFT体数据的感知哈希值的提取，并与存于第三方的二值序列相关联来进行水印的提取。本发明是基于三维DW-DFT感知哈希的体数据数字水印技术，有较好的鲁棒性，水印的嵌入不改变原始体数据的内容。

主权项

一种基于三维DWT‑DFT感知哈希的体数据数字水印方法，其特征在于：基于三维DWT‑DFT变换，选取低频前4×4×4个系数，再进行3D‑IDFT变换，然后在反变换系数的实部中提取一个感知哈希值，并将水印序列与感知哈希值相关联，实现了医学体数据数字水印的抗几何攻击和常规攻击，该体数据数字水印实现方法包括水印嵌入和提取两大部分，共计四个步骤：第一部分：水印的嵌入1）通过三维DWT‑DFT感知哈希算法，得到原始体数据的鲁棒的感知哈希值H(j)；先对原始体数据F(i,j,k)进行三维小波变换，得到逼近子图系数FA_L，再对逼近子图FA_L进行全局三维DFT变换，得到DWT‑DFT系数矩阵FF(i,j,k)，在系数矩阵FF(i,j,k)中选取前4×4×4个系数FF₄(i,j,k)，再对选取出的系数矩阵FF₄(i,j,k)进行三维反DFT变换，得到反变换后的系数，并取其实部FIF(i,j,k)，求取实部系数FIF(i,j,k)的平均值，然后将每个反变换后系数的实部与其平均值进行比较，进行二值量化处理，大于或等于平均值，记为1；小于平均值，记为0，得到体数据的感知哈希值H(j)；主要过程描述如下：FA_L(i,j,k)=DWT3(F(i,j,k))FF₄(i,j,k)=DFT3(FA_L(i,j,k))FIF(i,j,k)=IDFT3(FF₄(i,j,k))H(j)=BINARY(FIF(i,j,k))2）利用密码学的HASH函数，嵌入水印，生成含水印信息的二值密钥序列Key(j)；Key(j)=H(j)⊕W(j)Key(j)是由体数据的鲁棒感知哈希函数H(j)和水印序列W(j)，通过密码学常用的Hash函数生成。保存Key(j)，在下面提取水印时要用到；第二部分：水印的提取3）求出待测体数据的感知哈希H’(j)；设待测体数据为F’(i,j,k)，然后按上述步骤1）类似的方法，求得待测体数据的感知哈希值H’(j)；FA’_L(i,j,k)=DWT3(F’(i,j,k))FF’₄(i,j,k)=DFT3(FA’_L(i,j,k))FIF’(i,j,k)=IDFT3(FF’₄(i,j,k))H’(j)=BINARY(FIF’(i,j,k))4）利用存在于第三方的二值逻辑密钥序列Key(j)和待测体数据的感知哈希值H’(j)，提取出水印W’(j)；W’(j)=Key(j)⊕H’(j)根据在嵌入水印时生成的逻辑密钥序列Key(j)和待测体数据的感知哈希值H’(j)，利用密码学Hash函数性质可以提取出待测体数据中含有的水印W’(j)，再根据W和W’的相关程度来判别是否有水印嵌入，从而确认待测体数据的所有权和病患信息的安全性问题。