Tıbbi görüntü güvenliği için yeni bir sayısal damgalama yöntemi
A novel watermarking method for medical image security enhancement
Yazar: MAIMAITIMING MAMUTI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERAP KAZAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar ve Bilişim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Anahtar kelimeler: LSB, DWT, DCT, Arnold Scrambling, RGB Görüntü, Tıbbi Görüntü Damgalama, NC, PSNR

Dünya her geçen gün giderek sayısallaşmaktadır, teknolojinin ilerlemesi ile tıbbi görüntülerin internet üzerinde depolanması ve paylaşılması gibi işlemler mümkün hale gelmiştir. Ancak görüntülerin iletilmesi sırasında ve sonrasında oluşabilecek veri güvenliğini tehdit eden olasılıklar da dikkat çekmektedir. Bundan dolayı, tıbbi görüntülerin gerçekliğini ve bütünlüğünü nasıl koruyacağımız aciliyetle değinilmesi gereken bir husus olmuştur. Bu tezde, tıbbi görüntülerin karakteristiği ve niteliğini göz önünde bulundurarak, daha önce yapılmış ilgili araştırmalarla beraber, çeşitli sayısal görüntü damgalama algoritmalarını değerlendirdikten sonra, literatür taramasına dayanarak damgalama algoritmasını daha da saldırıya dayanıklı hale getirme çabasıyla, tıbbi görüntü için yeni sayısal damgalama algoritması geliştirilmiştir.

Bu çalışmada, RGB renkli görüntü kapak resmi olarak seçilip, R, G ve B renk kanallarına ayrıştırılmıştır.  Daha sonra R kanalından oluşan R matrisine Ayrık Dalgacık Dönüşümü (DWT) damgalama algoritması, G kanalına Ayrık Kosinüs Dönüşümü (DCT) algoritması uygulanmış, son olarak B kanal ise En Değersiz Bit (LSB) damgalama algoritması ile işlem görmüştür. Tıbbi görüntü okunduktan sonra, sayısal damgalama algoritmasına bir güvenlik düzeyi daha katmak amacıyla Arnold Scrambling kullanılarak piksel yerleri değiştirilmiştir. Önerilen sayısal damgalama algoritmasının performansı, yaygın olarak kabul edilen Normalleştirilmiş Korelasyon (NC) ve Tepe Sinyal Gürültü Oranı (PSNR) kullanılarak değerlendirilmiş ve analiz edilmiştir.

Deneysel sonuçlar, önerilen algoritmanın başarılı olduğunu ve yeni yaklaşımın kabul edilebilir bir görüntünün elde edilmesinde başarılı olduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
Keywords: LSB, DWT, DCT, Arnold Scrambling, RGB Image, Medical Image Watermarking, NC, PSNR

As the world is becoming increasingly digitized, with the advancement of technology, storing and transmitting medical images via internet has been made possible. And tampering of the images has come to the attention. So how to keep authenticity and integrity of medical images is a question that should be addressed with urgence. This thesis takes into consideration of characteristic and nature of medical images and throughly studies, evaluates digital image watermarking algorithms, and based on literature review develops a new watermarking algorithm for medical image as an effort to make watermarking scheme more attack-resistant.

In this study, the color image is chosen as cover image and decomposed into R, G, and B color channels, then DWT watermarking algorithm is applied on R matrix, which consists of R channel, DCT is applied on G channel, last channel B is processed with LSB watermarking algorithm. After reading the watermark image, which is a medical image, Arnold Scrambling is used to jumble pixels of watermark image in order to provide another level of security to the whole watermarking scheme. The performance of proposed watermark algorithm is evaluated and analysed using widely accepted Normalized Correlation and Peak Signal to Noise Ratio.

The experimental results show that imperceptibility of proposed watermarking scheme is relatively high, suggesting that the new approach is considered successful in achieving acceptable image quality.