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云环境下一种基于DFT加密医学图像鲁棒水印方法其特征在于：基于全图DFT变换，在DFT变换系数中，提取一个抗几何攻击的医学图像视觉特征向量；再将加密后的水印嵌入到加密医学图像中，不仅将普通的水印技术与混沌加密、“第三方概念”有机结合起来，实现了数字水印的抗几何和常规攻击，而且使得原始图像也具有了很好的保密性；本发明所采用的方法包括原始图像加密、水印置乱、水印嵌入、水印提取、水印还原和加密图像还原六大部分；第一部分：在变换域对原始医学图像I(i,j)加密，生成加密图像EI(i,j)1)对原始医学图像I(i,j)进行全图DFT变换，获取系数矩阵D(i,j)；D(i,j)＝DFT(I(i,j))2)根据初始值y<sub>0</sub>，应用Logistic Map生成一个混沌序列L(j)；3)通过对L(j)升维运算得到二维矩阵，然后将混沌矩阵通过符号运算，将大于等于0.5的数，赋值为“1”，其余赋值为“‑1”，以得到二值混沌矩阵C'(i,j))；4)将原图的DFT系数矩阵D(i,j)和二值混沌矩阵C'(i,j)进行点乘运算，获得加密后的DFT系数矩阵ED(i,j)；ED(i,j)＝D(i,j).*C'(i,j)5)对系数矩阵ED(i,j)进行DFT反变换，得到加密医学图像EI(i,j)；EI(i,j)＝IDFT(ED(i,j))第二部分：水印的加密6)获取二值混沌矩阵首先根据初始值x<sub>0</sub>生成一维混沌序列X(j)，通过升维运算得到二维矩阵；然后，将混沌序列X(j)通过符号运算，将大于等于0.5的元素赋值为“1”，其余赋值为“0”，以得到二值混沌矩阵C(i,j)；7)得到混沌加密的水印将二值水印W<sup>k</sup>(i,j)和二值混沌矩阵C(i,j)经过异或运算得到加密的多重水印EW(i,j)；<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>E</mi><mi>W</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>W</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⊕</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000740708090000021.GIF" wi="631" he="87" /></maths>第三部分：水印EW(i,j)的嵌入8)提取加密医学图像EI(i,j)的特征向量对加密医学图像EI(i,j)进行DFT变换，得到DFT系数矩阵ED(i,j)，选取系数中前L个，通过符号运算得到加密图像的视觉特征向量EV(j)＝{ev(j)|ev(j)＝0,1；1≤j≤L}，L为所取的DFT变换系数的个数，表示如下：ED(i,j)＝DFT2(EI(i,j))EV(j)＝sign(ED(i,j))9)嵌入水印并得到逻辑密钥将特征向量EV(j)和加密后的水印EW(i,j)逐位进行异或运算，便可将水印嵌入到加密图像中，同时得到逻辑密钥Key(i,j)；<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><mi>K</mi><mi>e</mi><mi>y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>E</mi><mi>W</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⊕</mo><mi>E</mi><mi>V</mi><mrow><mo>(</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000740708090000022.GIF" wi="747" he="104" /></maths>保存Key(i,j)，这在后面提取水印时要用到。通过将Key(i,j)作为密钥向第三方申请，可以获得原始医学图像的所有权和使用权，从而达到保护医学图像的目的；第四部分：水印的提取10)待测加密医学图像EI'(i,j)的特征向量对待测的加密医学图像进行DFT变换，得到DFT系数矩阵ED'(i,j)，选取系数中前L个，通过符号运算得到待测加密图像的视觉特征向量EV'(j)＝{ev'(j)|ev(j)＝0,1≤j≤L}。L为所取的DFT变换系数的个数，本文为32个；ED'(i,j)＝DFT2(EI'(i,j))EV'(j)＝sign(ED'(i,j))11)提取水印EW'(i,j)将待测加密图像的特征向量EV'(j)和逻辑密钥Key(i,j)进行异或运算，便提取出加密的水印EW”(i,j)；<maths num="0003" id="cmaths0003"><math><![CDATA[<mrow><msup><mi>EW</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>K</mi><mi>e</mi><mi>y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⊕</mo><msup><mi>EV</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mo>(</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000740708090000031.GIF" wi="706" he="109" /></maths>该算法在提取水印时只需要密钥Key(i,j)，不需要原始图像参与，是一种盲水印提取算法；第五部分：水印的还原12)获取二值混沌加密矩阵C(i,j)利用和水印加密同样的方法，得到相同的二值混沌矩阵C(i,j)；13)还原提取出的加密水印将二值混沌矩阵C(i,j)和提取出的加密水印EW(i,j)经过异或运算便得到还原的水印W'(i,j)；<maths num="0004" id="cmaths0004"><math><![CDATA[<mrow><msup><mi>W</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⊕</mo><mi>E</mi><mi>W</mi><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000740708090000032.GIF" wi="635" he="109" /></maths>通过计算W(i,j)和W'(i,j)的相关系数NC，确定医学图像的所有权和嵌入的水印信息；第六部分：加密原始医学图像EI(i,j)的还原14)生成二值加密矩阵利用和原始图像加密同样的方法，生成相同的二值混沌矩阵C'(i,j)；15)获取加密医学图像的DFT系数矩阵；对加密医学图像进行DFT变换，得到DFT系数矩阵ED'(i,j)；ED(i,j)＝DFT(EI(i,j))16)得到解密的原始医学图像I(i,j)将加密图像的DCT系数矩阵ED(i,j)和二值混沌加密矩阵C'(i,j)进行点乘运算，得到解密的DFT系数矩阵D'(i,j)，再对其进行DFT反变换，便可得到解密还原的待测的医学图像I(i,j)；D(i,j)＝ED(i,j).*C'(i,j)I(i,j)＝IDFT(D(i,j))本算法基于DFT和Logistic混沌映射，兼顾了DFT计算速度快，精度高，兼容性好的优点和混沌系统遍历性、对初始值的高度敏感性、伪随机性、数据混合性等特点，对水印和医学图像都进行加密，相对于传统的只是将水印信息加密的技术相比，对于医学图像本身具有更高的安全性。 |
