DCT-SVD tabanlı hibrit yeni bir yaklaşım ve karşılaştırmalı analizi
A new DCT-SVD based hybrid approach and comparative analysis
Yazar: EMİNE AKSU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KARAKOYUN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Tıbbi görüntülerin kurumlar arasında paylaşımı sırasında hasta mahremiyetini korumak için kişisel bilgilerin gömülmesinde damgalama kullanılır. Bu nedenle, tıbbi görüntülerde damgalama tekniklerinin hastaların kişisel kayıtlarının güvenliğini sağlamadaki önemi büyüktür. Bu çalışma, tıbbi görüntülerde gizli bilgi saklama amaçlı olarak kullanılan görünmez damgalama yöntemlerini değerlendirmektedir. DCT-SVD tabanlı hibrit bir damgalama tekniği kullanılarak, hastaların kişisel bilgileri ve radyoloji raporları gibi gizli mesajlar tıbbi görüntülere yerleştirilmiştir. Çalışmada üç farklı damgalama yöntemi kıyaslanmış ve damgalama sonrası görüntülerin benzerlik değerleri incelenmiştir. Birinci yöntem için taşıyıcı resim ve damganın boyutları birebir aynı olup 512x512 boyutlarındadır. İkinci yöntemde taşıyıcı resim birbiri ile örtüşmeyen 16 adet bloğa ayrılmış olup damga resim taşıyıcı resmin 1/16 'sı kadar boyuta sahiptir. Bu çalışmada önerilen üçüncü  yöntemde ise taşıyıcı görüntünün ilgisiz bölgelerine damganın eklenmesi amacıyla taşıyıcı görüntüdeki ilgili bölgelere siyah renk gelecek şekilde damga uygun şekilde yeniden boyutlandırılıp yeni bir damga oluşturulmuştur. Bu yöntemde tıbbi görüntünün ilgili bölgelerine dokunulmadığından damga ekleme esnasında taşıyıcı görüntü üzerinde en az bozulma gerçekleşmiş olup, çıkan damga incelendiğinde PSNR değeri ilk yöntemle benzer olsa da SSIM değerleri kıyaslandığında diğer yöntemlere göre daha başarılı olduğu görülmektedir. Sonuç olarak, ilgisiz bölgelere damga ekleyen yöntemin diğer iki yöntemlere göre daha başarılı olduğu görülmüştür. Önerilen yöntem için ölçekleme değeri 0,01 seçildiğinde orijinal resim ile damgalanmış resim arasındaki PSNR  değeri seçilen resme göre değişiklik gösterip genellikle 40'ın üzerindeyken SSIM değerleri ise 0,9'un üzerindedir. 

Anahtar Kelimeler: DCT (Ayrık kosinüs dönüşümü), Frekans alanında damgalama, Sayısal imge damgalama, SVD (tekil değer ayrışımı), Telif haklarının korunması, Tıbbi görüntülerde damgalama

Abstract:
Watermarking is used to embed personal information to protect patient privacy during the sharing of medical images between institutions. Therefore, the importance of watermarking techniques in ensuring the security of patients' personal records in medical images is significant. This study evaluates invisible watermarking methods used to conceal information in medical images. Using a DCT-SVD based hybrid watermarking technique, confidential messages such as patients' personal information and radiology reports have been embedded into medical images. Three different watermarking methods are compared in the study, and the similarity values of the images after watermarking are examined. For Method 1, the carrier image and the watermark are of identical dimensions, being 512x512. In Method 2, the carrier image is divided into 16 non-overlapping blocks, with the watermark image being 1/16 the size of the carrier image. This indicates a lower capacity for hiding the watermark compared to other methods. In the proposed Method 3, the watermark is appropriately resized and a new watermark is created to be added to the irrelevant areas of the carrier image, ensuring that black areas appear in the relevant regions of the carrier image. Since the relevant areas of the medical image are not touched during the watermark addition, there is minimal distortion of the carrier image. Although the PSNR value is similar to the first method, the SSIM values indicate that Method 3 is more successful compared to other methods. In conclusion, the method that adds the watermark to irrelevant areas is shown to be more successful than the others. When a scaling value of 0,01 is selected for this method, the PSNR value between the original and the watermarked image generally exceeds 40, depending on the selected image, while the SSIM values are above 0,9. 

Keywords: Copyright protection, DCT (Discrete Cosine Transformation), Digital image watermarking, Frequency domain watermarking, SVD (Singular Value Decomposition), Watermarking in medical images