CN111814160A - 一种用于dicom文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法，该方法包括：读取DICOM文件；获取图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；对图像数据进行分块排序，得到顺序表；将顺序表替换至图像数据；得到加密DICOM文件；读取加密DICOM文件；获取加密图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；加密图像数据分块，翻转嵌入病人信息；直接解密嵌入信息的加密DICOM文件；读取直接解密DICOM文件；分别提取直接解密图像比特和顺序表；按照顺序表对直接解密图像进行病人信息提取，并恢复得到原始图像，解密病人信息。与现有技术相比，本发明能够在保证DICOM文件格式不被损坏的基础上有效提高图像恢复正确率。

Description

一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法

技术领域

本发明涉及可逆信息隐藏技术领域，尤其是涉及一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法。

背景技术

DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)即医学数字成像和通信，是医学图像和相关信息的国际标准(ISO 12052)。它定义了质量能满足临床需要的可用于数据交换的医学图像格式，DICOM被广泛应用于放射医疗，心血管成像以及放射诊疗诊断设备(X射线，CT，核磁共振，超声等)，所有患者的医学图像都以DICOM文件格式进行存储，这个格式包含患者的PHI(Protected Health Information)信息，例如姓名，性别，年龄以及其他图像相关信息(捕获并生成图像的设备信息，医疗的一些上下文相关信息等)。

DICOM标准简化了医学影像信息间的交换，进一步推动了远程医疗系统的数字化进程。随着计算机科学、通信技术的不断发展以及DICOM标准的普及和远程医疗的实施，医学图像的保密与认证等安全性保护显得越来越重要。DICOM作为主流的医学图像传输标准，符合该标准的文件中除了图像以外还包含病人信息，基于隐私保护的目的，近年来，为了实现信息的安全传输，人们提出了各种类型的安全技术，密码学和信息隐藏技术是其中最重要的两个分支。密码学是为了隐藏明文信息的内容，而信息隐藏技术则是为了隐藏信息的存在性。

可逆信息隐藏(Reversible Data Hiding)技术是新兴的一种信息隐藏技术，不仅能够完整提取嵌入的秘密信息，图像载体也能够可逆恢复，被广泛应用在医学、军事等对图像质量要求高的领域。嵌入容量和峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio)通常被视为衡量信息隐藏技术性能的标准。随着嵌入容量的增加，对载体图像进行更多地修改，图像的失真成都也就越高。因此，当嵌入容量较高时，如何尽可能引入更低的失真时研究者的目标。

目前，Zhang提出一种密文域的可逆信息隐藏算法，在Zhang的方法中，发送方用加密密钥生成的伪随机比特流对图像进行异或加密然后发送给嵌入方；

嵌入方收到加密图像后，将其分为若干个大小相同的不重叠块，根据嵌入密钥生成的伪随机比特流将每个不重叠块中的像素进行加密块划分，每个加密块内嵌入一个比特的信息，并进行三个LSB(the least significant bit，最低有效位)翻转；

接收方收到加密嵌入信息的图像后，根据加密密钥进行解密，此时所有像素的高五位正确恢复，但低三位不一定是正确的，需要根据自然图像的相关性恢复低三位。

为提高恢复正确率，Hong对Zhang的算法提出改进，接收方按照直接解密图像块的平滑度排序，得到一个图像块的顺序表，先恢复正确率高的块，剩余的块在恢复的时候可以把边缘像素也计算进去，以此保证恢复正确率。但在Hong的方法中，一方面，无法保证接收方计算得到的恢复顺序是准确的，即无法保证该顺序的恢复正确率，另一方面，这种方法在加密以及嵌入过程中会破坏DICOM文件格式，导致接收方解密后得到的图像无法被用户直接读取查看。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统及其方法，能够在不破坏DICOM文件格式的前提下，有效提高恢复正确率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统，包括依次连接的发送方、嵌入方和接收方，所述发送方根据DICOM文件的图像数据，计算得到顺序表，并对DICOM文件进行病人信息和图像信息加密；

所述嵌入方用于对加密后的DICOM文件进行图像分块，以将加密的病人信息嵌入加密后的图像，得到嵌入加密后的DICOM文件；

所述接收方用于对嵌入加密后的DICOM文件进行解密并提取得到顺序表，以恢复图像。

一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏方法，包括以下步骤：

S1、读取DICOM文件，以得到病人信息、图像数据和图像参数；

S2、基于图像参数和图像数据，得到图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；

S3、根据步骤S2的实际存储地址，对图像数据进行分块排序，得到顺序表；

S4、将步骤S2中非实际存储地址的比特替换为顺序表，得到替换后的图像数据；

S5、分别对病人信息和替换后的图像数据进行加密，得到加密DICOM文件；

S6、读取加密DICOM文件，以得到加密病人信息、加密图像数据和图像参数；

S7、基于图像参数和加密图像数据，得到加密图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；

S8、对加密图像数据进行分块，得到加密块，通过翻转加密块内像素单元实际存储地址的LSB，以将加密病人信息嵌入加密图像数据中，得到嵌入信息的加密DICOM文件；

S9、根据加密密钥，对嵌入信息的加密DICOM文件直接进行解密，得到直接解密DICOM文件；

S10、读取直接解密DICOM文件，以得到嵌入病人信息的加密图像数据和图像参数，并得到嵌入病人信息的加密图像数据的实际存储地址和非实际存储地址；

S11、从步骤S10中的实际存储地址提取出直接解密图像比特，从步骤S10中的非实际存储地址提取出顺序表；

S12、按照顺序表对直接解密图像进行病人信息提取，并恢复得到原始图像，用加密密钥解密病人信息；

其中，所述步骤S1～步骤S5由发送方执行，所述步骤S6～步骤S8由嵌入方执行，所述步骤S9～步骤S12由接收方执行。

进一步地，所述图像参数中包括三个数据元素：Bit allocated(数据分配位)、Bitstored(数据存储位)和High bit(高位)，其中，起始位0至High bit之间为Bit stored，即为实际存储地址；High bit至Bit allocated之间为非实际存储地址。

进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、将图像数据分为多个大小为s×s的不重叠块H^1,1,H^1,2,…,H^m,n,…，其中，H^m,n表示得到的图像块，m,n表示图像块的行、列坐标，s为图像块的边长；

S32、分别计算各个重叠块的像素平均值和均方差；

S33、将各个重叠块的均方差值按照递增关系排序，以得到顺序表。

进一步地，所述步骤S32中像素平均值的计算公式为：

N＝s²

其中，

为像素平均值，u为像素点在图像块内的行坐标，v为像素点在图像块内的列坐标，N为像素点的数量，p_u,v为坐标为(u,v)的像素的值；

均方差的计算公式为：

其中，f_a为均方差；

所述步骤S33中顺序表具体为：

L＝{(m,n)，……}。

进一步地，所述步骤S5具体包括以下步骤：

S51、根据加密密钥，使用分段线性映射算法生成多个伪随机比特；

S52、将多个伪随机比特按序排列得到一个伪随机比特流，之后将病人信息与替换后的图像数据分别与伪随机比特流进行异或计算，即分别对病人信息和替换后的图像数据进行加密，得到加密DICOM文件。

进一步地，所述伪随机比特的计算公式为：

x₀∈[0,1)，τ∈(0,0.5)

其中，x_t+1为计算得到的伪随机比特，F_τ(x_t)为分段线性映射算法公式，x_t为上一次计算中得到的伪随机比特，τ为控制变量，x₀为初始的伪随机比特值；

所述异或计算的公式为：

其中，B_i,j,k为坐标为(i,j)的像素单元的第k个LSB异或加密后的比特，b_i,j,k为坐标为(i,j)的像素单元的第k个LSB的原始比特，r_i,j,k为伪随机比特流中坐标为(i,j)的像素单元的第k个LSB对应的伪随机比特，(i,j)为像素单元在图像数据中的行、列坐标。

进一步地，所述步骤S8具体包括以下步骤：

S81、将加密图像数据分为多个大小为s×s的不重叠加密块；

S82、根据嵌入密钥，使用分段线性映射算法生成伪随机比特流；

S83、基于步骤S82中的伪随机比特流，将每个加密块内s²个像素划分为S₀和S₁；

S83、分别在每个加密块内嵌入一个比特的病人信息，并根据嵌入的比特值，对加密块内像素单元实际存储地址的LSB进行翻转操作，以得到嵌入信息的加密DICOM文件。

进一步地，所述步骤S83中翻转操作的具体过程为：

若嵌入的比特值为0，则翻转属于S₀的像素单元实际存储地址的三个LSB：

其中，B′_i,j,k为坐标为(i,j)的像素单元的第k个LSB异或加密后的翻转比特；

若嵌入的比特值为1，则翻转属于S₁的像素单元实际存储地址的三个LSB：

进一步地，所述步骤S12具体包括以下步骤：

S121、根据嵌入密钥，使用分段线性映射算法生成伪随机比特流，以将每个嵌入病人信息的块H′^m,n分为S₀和S₁，其中，H′^m,n为直接解密图像划分得到的块；

S122、翻转B₀实际存储地址的三个LSB，生成一个图像块

翻转B₁实际存储地址的三个LSB，生成另一个图像块

S123、基于顺序表中的排序，结合未恢复块四周已恢复块的数量，进行再次排序操作：

建立一个用于记录所有块四周已恢复块数量的表；

之后每恢复一个块，就更新表中已恢复块的数量，每当恢复了M个块，就按照四周已恢复块的数量递减关系，对接下来的M个未恢复块进行二次排序，得到恢复顺序表；

S124、根据恢复排序表，依次提取病人信息、恢复图像块，分为两种情况：

(1)图像块的四周相邻块均没有被恢复，则分别计算

和

的波动，其中，波动计算公式具体为：

其中，f_w为波动值，s-1为图像块边长上界，p_u,v+1为图像块内坐标为(u,v+1)的像素的值，p_u+1,v为图像块内坐标为(u+1,v)的像素的值；

比较

和

的波动值大小，以提取病人信息：如果

则将

看作原始图像的块，提取0，反之将

看作原始图像的块，提取1，其中，

为

的波动值，

为

的波动值；

(2)图像块的四周相邻块有被恢复，则将已恢复块的边缘合并到

和

得到合并块

和

使用波动计算公式分别计算

和

的波动，得到

和

并比较它们的大小。如果

则将

看作原始图像的块，提取0，反之将

看作原始图像的块，提取1；

S125、使用加密密钥将提取的病人信息进行解密，将恢复图像块组成原始图像。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明在加密前将图像分块后按均方差递增关系进行排序，以得到顺序表，并将顺序表嵌入DICOM文件像素单元的非实际存储地址，以起到辅助图像恢复的目的，有利于提高后续图像恢复正确率。

二、本发明在解密时基于顺序表，按照未恢复块四周已恢复块的数量进行递减排序，以依次提取病人信息，能够进一步保证图像恢复正确率。

三、本发明只对图像以及病人信息数据元素中的数值进行操作，其他参数保持不变，从而保证在加密以及嵌入过程中不会破坏DICOM文件格式。

附图说明

图1为本发明的系统工作原理示意图；

图2为本发明的方法流程示意图；

图3为DICOM文件结构示意图；

图4为像素单元的结构示意图；

图5a为实施例中胸部断层扫描的原始图像；

图5b为实施例中胸部断层扫描的加密图像；

图5c为实施例中胸部断层扫描的嵌入信息后的加密图像；

图5d为实施例中胸部断层扫描的直接解密图像；

图5e为实施例中胸部断层扫描的恢复后的图像；

图5f为实施例中胸部断层扫描的恢复图像和原始图像的对比图；

图5g为实施例中采用Hong方法得到的胸部断层扫描恢复图像和原始图像对比图；

图6a为实施例中加密前的DICOM图像直方图分布情况；

图6b为实施例中加密后的DICOM图像直方图分布情况；

图7为实施例中针对胸部断层扫描图像采用本发明与Hong方法的恢复错误率对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统，包括发送方、嵌入方和接收方，其中，为了提高恢复正确率，发送方在加密前将图像分块并按均方差进行排序，将得到的顺序表嵌入图像像素单元的非实际存储地址。嵌入方通过翻转加密块像素实际存储地址的LSB嵌入加密病人信息，接收方收到图像后先解密提取顺序表，然后按照顺序表以及待恢复块四周已恢复块的数量依次进行信息提取和图像恢复，进一步提高恢复正确率。

应用上述系统，其密文域可逆信息隐藏方法的具体过程如图2所示，包括以下步骤：

S1、读取DICOM文件，以得到病人信息、图像数据和图像参数；

S2、基于图像参数和图像数据，得到图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；

S3、对图像数据进行分块排序，得到顺序表；

S4、将步骤S2中非实际存储地址的比特替换为顺序表，得到替换后的图像数据；

S5、分别对病人信息和替换后的图像数据进行加密，得到加密DICOM文件；

S6、读取加密DICOM文件，以得到加密病人信息、加密图像数据和图像参数；

S7、基于图像参数和加密图像数据，得到加密图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；

S8、对加密图像数据进行分块，得到加密块，通过翻转加密块内像素单元实际存储地址的LSB，以将加密病人信息嵌入加密图像数据中，得到嵌入信息的加密DICOM文件；

S9、根据加密密钥，对嵌入信息的加密DICOM文件直接进行解密，得到直接解密DICOM文件；

S10、读取直接解密DICOM文件，以得到嵌入病人信息的加密图像数据和图像参数，并得到嵌入病人信息的加密图像数据的实际存储地址和非实际存储地址；

S11、从步骤S10中的实际存储地址提取出直接解密图像比特，从步骤S10中的非实际存储地址提取出顺序表；

S12、按照顺序表对直接解密图像进行病人信息提取，并恢复得到原始图像，用加密密钥解密病人信息；

其中，所述步骤S1～步骤S5由发送方执行，所述步骤S6～步骤S8由嵌入方执行，所述步骤S9～步骤S12由接收方执行。

具体的，将上述系统及其方法应用于实际，能够实现在加密DICOM文件中可逆地嵌入和提取病人信息的功能，并获得失真程度较小的载体图像，其主要工作过程为：

1.读取DICOM文件，如图3所示，DICOM文件中含有大量的数据元素，每个数据元素都由标签(Tag)识别。根据DICOM内的标签(Tag)识别病人信息、图像数据信息以及Bitallocated、Bit stored、High bit三个数据元素(这三个数据元素即为图像参数)，根据图像参数中的Bit allocated、Bit stored和High bit三个数据元素计算像素单元的实际存储地址和非实际存储地址，读取实际存储地址获得像素比特，将图像分为若干个大小为s×s的不重叠块H^1,1,H^1,2,…,H^m,n,…，并计算所有块的像素平均值和均方差，像素平均值

和均方差f_a由如下公式计算：

将块的地址按均方差递增排序，生成一个顺序表L＝{(m,n)，……}；

2.将顺序表嵌入DICOM图像信息的冗余空间。找到DICOM图像信息的冗余空间，DICOM文件中的图像信息由若干个像素单元组成，如图4所示，像素单元分为实际存储地址和非实际存储地址，像素值只与实际存储地址有关，非实际存储地址就是冗余空间，用顺序表替换非实际存储地址的比特。

加密病人信息和图像数据信息，根据加密密钥使用分段线性映射算法生成一个伪随机比特流，公式如下：

其中，x_n∈[0,1)，τ∈(0,0.5)，x₀和τ分别是初始值和控制变量。将病人信息以及图像数据信息与多个伪随机比特按序排列得到的伪随机比特流进行异或，公式如下：

3.嵌入方收到加密后的DICOM图像，根据标签(Tag)读取加密图像信息、加密病人信息以及Bit allocated、Bit stored、High bit三个数据元素，同样根据图像参数中的Bitallocated、Bit stored和High bit三个数据元素计算像素单元的实际存储地址和非实际存储地址，读取实际存储地址获取加密后的像素比特；

然后将加密后的图像分为将若干个大小为s×s的不重叠块，根据嵌入密钥生成的伪随机比特流将每个块内s²个像素划分为S₀和S₁，每个块内嵌入一个比特的信息，翻转LSB操作如下公式：

如果嵌入的是0，那么翻转属于S₀的像素实际存储地址的三个LSB

如果嵌入的是1，那么翻转属于S₁的像素实际存储地址的三个LSB

4.接收方收到嵌入信息的加密DICOM文件后，根据标签(Tag)读取加密图像信息以及Bit allocated、Bit stored、High bit三个数据元素，并计算加密图像的实际存储地址和非实际存储地址，提取嵌入信息的加密图像以及加密后的顺序表。根据解密密钥进行解密，得到直接解密图像以及顺序表，此时图像的MSB已恢复，但LSB中还有嵌入的信息需要提取。

5.对于一个嵌入信息的块H′^m,n，接收方根据嵌入密钥将其分为S₀和S₁，翻转S₀实际存储地址的三个LSB，生成一个新的块

翻转S₁实际存储地址的三个LSB，生成另一个新的块

根据下列公式分别计算

和

的波动：

将

和

的波动分别定义为

和

由于自然图像的空间相关性，原始图像块的波动一般低于翻转后块的波动，所以，接收者可以通过比较

和

的大小来提取信息并恢复图像。如果

将

看作原始图像的块，提取的值为0，反之将

看作原始图像的块，提取的值为1。

6.为了进一步提高恢复正确率，将已恢复块的边缘合并到相邻的未恢复块，然后计算合并块的平滑度。

对待恢复的块H′^m,n来说，H′^m-1,n，H′^m+1,n，H′^m,n-1和H′^m,+1是它的相邻块，如果这四个相邻块中存在已恢复块，就将它与H′^m,n相邻的像素合并到

和

中，得到

和

计算得到它们的平滑度

和

同理，比较它们的大小，从中提取出0或1。

7.在顺序表的基础上，根据待恢复块四周已恢复块的数量进一步的排序，依次提取病人信息、恢复图像：

在图像块均方差相似的情况下，四周已恢复块数量越多，恢复成功率越高，建立一个表记录所有块四周已恢复块的数量，每恢复一个块，就更新表中对应的信息，每恢复M个块，就对接下来的M个未恢复块进行二次排序，按照四周已恢复块的数量递减排序，直至加密病人信息被完全提取，图像恢复，使用加密密钥解密病人信息。

本实施例中，对图5a所示的胸部断层扫描的原始图像进行密文域可逆信息隐藏，依次得到如图5b～图5e所示的过程图像，其中，图5e为恢复图像，将图5e与图5a进行对比，得到如图5f所示的对比示意图，为进一步验证本发明方法的有效性，本实施例还采用Hong方法对同样的胸部断层扫描图像进行可逆信息隐藏，得到对应的恢复图像与原始图像对比图(如图5g所示)，由图5f和图5g可知，采用本发明方法后，恢复图像与原始图像之间的差异很小，证明本发明方法具有较高的恢复正确率。

具体的，由图6a和图6b可知，采用本发明方法加密后的图像，其直方图分布十分均匀，表明加密后的图像可读性差、安全性高，这也证明本发明方法能够具有可靠的加密安全性，此外，针对本实施例中的胸部断层扫描图像，分别采用本发明方法与Hong方法进行密文域可逆信息隐藏，以中间区域为例，得到如图7所示的对比示意图，由图7可知，本发明方法在图像中间区域的恢复错误率远远低于Hong方法在同样区域的恢复错误率，验证了本发明具有更高的恢复正确率。

综上所述，本发明基于隐私保护的目的，分别加密病人信息和图像信息，并在加密图像前将顺序表嵌入图像像素单元的非实际存储地址，以保证后续恢复正确率，然后将加密后的图像分块，通过翻转加密块的LSB进行病人信息嵌入，接收方收到嵌入信息的加密DICOM图像后，先根据加密密钥解密并提取顺序表，然后根据嵌入密钥提取信息并恢复图像。提取时，按照顺序表以及待恢复块四周已恢复块的数量依次提取，可以进一步提高恢复正确率，最后使用加密密钥对提取的病人信息进行解密。

Claims (10)

1.一种用于DICOM文件的密文域可逆信息隐藏系统，包括依次连接的发送方、嵌入方和接收方，其特征在于，所述发送方根据DICOM文件的图像数据，计算得到顺序表，并对DICOM文件进行病人信息和图像信息加密；

所述嵌入方用于对加密后的DICOM文件进行图像分块，以将加密的病人信息嵌入加密后的图像，得到嵌入加密后的DICOM文件；

所述接收方用于对嵌入加密后的DICOM文件进行解密并提取得到顺序表，以恢复图像。

2.一种应用权利要求1所述系统的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、读取DICOM文件，以得到病人信息、图像数据和图像参数；

S2、基于图像参数和图像数据，得到图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；

S3、根据步骤S2的实际存储地址，对图像数据进行分块排序，得到顺序表；

S4、将步骤S2中非实际存储地址的比特替换为顺序表，得到替换后的图像数据；

S5、分别对病人信息和替换后的图像数据进行加密，得到加密DICOM文件；

S6、读取加密DICOM文件，以得到加密病人信息、加密图像数据和图像参数；

S7、基于图像参数和加密图像数据，得到加密图像数据中像素单元的实际存储地址和非实际存储地址；

S8、对加密图像数据进行分块，得到加密块，通过翻转加密块内像素单元实际存储地址的LSB，以将加密病人信息嵌入加密图像数据中，得到嵌入信息的加密DICOM文件；

S9、根据加密密钥，对嵌入信息的加密DICOM文件直接进行解密，得到直接解密DICOM文件；

S10、读取直接解密DICOM文件，以得到嵌入病人信息的加密图像数据和图像参数，并得到嵌入病人信息的加密图像数据的实际存储地址和非实际存储地址；

S11、从步骤S10中的实际存储地址提取出直接解密图像比特，从步骤S10中的非实际存储地址提取出顺序表；

S12、按照顺序表对直接解密图像进行病人信息提取，并恢复得到原始图像，用加密密钥解密病人信息；

其中，所述步骤S1～步骤S5由发送方执行，所述步骤S6～步骤S8由嵌入方执行，所述步骤S9～步骤S12由接收方执行。

3.根据权利要求2所述的一种密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述图像参数中包括三个数据元素：Bit allocated、Bit stored和High bit，其中，起始位0至High bit之间为Bit stored，即为实际存储地址；High bit至Bit allocated之间为非实际存储地址。

4.根据权利要求2所述的一种密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、将图像数据分为多个大小为s×s的不重叠块H^1,1,H^1,2,…,H^m,n,…，其中，H^m,n表示得到的图像块，m,n表示图像块的行、列坐标，s为图像块的边长；

S32、分别计算各个重叠块的像素平均值和均方差；

S33、将各个重叠块的均方差值按照递增关系排序，以得到顺序表。

5.根据权利要求4所述的一种密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S32中像素平均值的计算公式为：

N＝s²

其中，

为像素平均值，u为像素点在图像块内的行坐标，v为像素点在图像块内的列坐标，N为像素点的数量，p_u,v为坐标为(u,v)的像素的值；

均方差的计算公式为：

其中，f_a为均方差；

所述步骤S33中顺序表具体为：

L＝{(m,n)，……}。

6.根据权利要求5所述的一种密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：

S51、根据加密密钥，使用分段线性映射算法生成多个伪随机比特；

S52、将多个伪随机比特按序排列得到一个伪随机比特流，之后将病人信息与替换后的图像数据分别与伪随机比特流进行异或计算，即分别对病人信息和替换后的图像数据进行加密，得到加密DICOM文件。

7.根据权利要求6所述的一种密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述伪随机比特的计算公式为：

x₀∈[0,1)，τ∈(0,0.5)

其中，x_t+1为计算得到的伪随机比特，F_τ(x_t)为分段线性映射算法公式，x_t为上一次计算中得到的伪随机比特，τ为控制变量，x₀为初始的伪随机比特值；

所述异或计算的公式为：

其中，B_i,j,k为坐标为(i,j)的像素单元的第k个LSB异或加密后的比特，b_i,j,k为坐标为(i,j)的像素单元的第k个LSB的原始比特，r_i,j,k为伪随机比特流中坐标为(i,j)的像素单元的第k个LSB对应的伪随机比特，(i,j)为像素单元在图像数据中的行、列坐标。

8.根据权利要求7所述的一种密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S8具体包括以下步骤：

S81、将加密图像数据分为多个大小为s×s的不重叠加密块；

S82、根据嵌入密钥，使用分段线性映射算法生成伪随机比特流；

S83、基于步骤S82中的伪随机比特流，将每个加密块内s²个像素划分为S₀和S₁；

S83、分别在每个加密块内嵌入一个比特的病人信息，并根据嵌入的比特值，对加密块内像素单元实际存储地址的LSB进行翻转操作，以得到嵌入信息的加密DICOM文件。

9.根据权利要求8所述的一种密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S83中翻转操作的具体过程为：

若嵌入的比特值为0，则翻转属于S₀的像素单元实际存储地址的三个LSB：

其中，B′_i,j,k为坐标为(i,j)的像素单元的第k个LSB异或加密后的翻转比特；

若嵌入的比特值为1，则翻转属于S₁的像素单元实际存储地址的三个LSB：

10.根据权利要求9所述的一种密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S12具体包括以下步骤：

S121、根据嵌入密钥，使用分段线性映射算法生成伪随机比特流，以将每个嵌入病人信息的块H′^m,n分为S₀和S₁，其中，H′^m,n为直接解密图像划分得到的块；

S122、翻转S₀实际存储地址的三个LSB，生成一个图像块

翻转S₁实际存储地址的三个LSB，生成另一个图像块

S123、基于顺序表中的排序，结合未恢复块四周已恢复块的数量，进行再次排序操作：

建立一个用于记录所有块四周已恢复块数量的表；

之后每恢复一个块，就更新表中已恢复块的数量，每当恢复了M个块，就按照四周已恢复块的数量递减关系，对接下来的M个未恢复块进行二次排序，得到恢复顺序表；

S124、根据恢复排序表，依次提取病人信息、恢复图像块，分为两种情况：

(1)图像块的四周相邻块均没有被恢复，则分别计算

和

的波动，其中，波动计算公式具体为：

其中，f_w为波动值，s-1为图像块边长上界，p_u,v+1为图像块内坐标为(u,v+1)的像素的值，p_u+1,v为图像块内坐标为(u+1,v)的像素的值；

比较

和

的波动值大小，以提取病人信息：如果

则将

看作原始图像的块，提取0，反之将

看作原始图像的块，提取1，其中，

为

的波动值，

为

的波动值；

(2)图像块的四周相邻块有被恢复，则将已恢复块的边缘合并到

和

得到合并块

和

使用波动计算公式分别计算

和

的波动，得到

和

并比较它们的大小。如果

则将

看作原始图像的块，提取0，反之将

看作原始图像的块，提取1；

S125、使用加密密钥将提取的病人信息进行解密，将恢复图像块组成原始图像。

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