Nén ảnh y sinh 3D và bảo mật thông tin cá nhân

Bài viết Nén ảnh y sinh 3D và bảo mật thông tin cá nhân đề xuất một hệ thống truyền tin mật kết hợp các thuật toán nén, mã hóa và giấu tin, mục đích là đưa ra một giải pháp truyền tin mới đảm bảo sự an toàn cho thông tin cá nhân nhạy cảm, hiệu quả trong lưu trữ và truyền tin, đồng thời vẫn giữ được các đặc trưng cần thiết của ảnh y sinh 3D (Three-dimensional).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nén ảnh y sinh 3D và bảo mật thông tin cá nhân Nguyễn Lương Nhật NÉN ẢNH Y SINH 3D VÀ BẢO MẬT THÔNG TIN CÁ NHÂN Nguyễn Lương Nhật Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Tóm tắt: Bài báo này đề xuất một hệ thống truyền tin trước khi nhúng nhằm giảm đi đáng kể dung lượng của dữ mật kết hợp các thuật toán nén, mã hóa và giấu tin, mục liệu y sinh. đích là đưa ra một giải pháp truyền tin mới đảm bảo sự an Trong phần II bài báo sẽ mô tả về kỹ thuật nén ảnh y toàn cho thông tin cá nhân nhạy cảm, hiệu quả trong lưu sinh 3D dựa trên phân giải wavelet 3D, phần III trình bày trữ và truyền tin, đồng thời vẫn giữ được các đặc trưng thuật toán giấu tin thuận nghịch áp dụng cho ảnh y sinh. cần thiết của ảnh y sinh 3D (Three-dimensional). Ảnh y Phần IV trình bày mô hình hệ thống truyền tin đề xuất kết sinh ban đầu sẽ được nén bằng phương pháp phân tích hợp kỹ thuật nén, mã hóa và giấu tin. Phần V là các kết wavelet 3D trước khi thông tin cá nhân được nhúng vào quả thí nghiệm và phần 0 là kết luận. dùng kỹ thuật giấu tin thuận nghịch. Thông tin cá nhân và ảnh y sinh trước khi nhúng sẽ được khôi phục hoàn toàn II. KỸ THUẬT NÉN ẢNH Y SINH 3D chính xác tại phía thu, ngoài ra thuật toán mã hóa AES (Advanced Encryption Standard) giúp tăng tính bảo mật của thông tin cá nhân. Từ khóa: 3D compression, 3D DWT, Patient confidentiality, Reversible data hiding. I. GIỚI THIỆU Quá trình trao đổi hỉnh ảnh y tế qua internet đã thu hút sự quan tâm đáng kể của các nhà khoa học trong vài năm qua do sự ra đời của thông tin y tế dựa trên web và các hệ thống đám mây. Những dữ liệu y sinh như điện tim, trị số đường, huyết áp, … cùng với các thông tin cá nhân quan trọng khác của bệnh nhân được truyền qua các kênh không an toàn và lưu trữ trong cơ sở hạ tầng đám mây [1], Hình 1. Chế độ xem 3D về năng lượng của DWT [2], [3]. Trong quá trình truyền và lưu trữ, việc rò rỉ dữ liệu riêng tư này có nhiều rủi ro hơn bao giờ hết nên việc bảo vệ dữ liệu nhạy cảm luôn là một chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất của các hệ thống. Trong [4], [5] các tác giả đã đề xuất nhúng thông tin 1 bệnh nhân vào dữ liệu điện tâm đồ để đảm bảo an toàn cho thông tin cá nhân của bệnh nhân. Sau đó, các tác giả của [6] trình bày một phương pháp nhúng thông tin vào tín hiệu điện tim kết hợp với nén dữ liệu. Khuyết điểm chung của các phương pháp trên là dữ liệu y sinh chứa thông tin không thể khôi phục chính xác về trạng thái gốc như trước khi nhúng thông tin. Hình 2. Quá trình phân tích 3D DWT 3 mức Với ngữ cảnh đó, bài báo trình bày một phương pháp bảo mật thông tin cá nhân như: thông tin bệnh nhân, thông Ngày nay phép biến đổi wavelet đã đi đầu không chỉ tin thuốc, ghi chú của bác sĩ, … sử dụng kỹ thuật giấu tin trong lĩnh vực xử lý hình ảnh mà còn trong các kỹ thuật trong ảnh y sinh 3D, kết hợp với thuật toán mã hóa tiên nén tín hiệu do có khả năng tập trung năng lượng cao [7], tiến AES (Advanced Encryption Standard) để tăng tính [8], [9]. Chế độ xem 3D về khả năng tập trung năng lượng bảo mật cho dữ liệu. Quá trình nhúng sử dụng kỹ thuật của biến đổi wavelet được thể hiện như hình 1. giấu tin thuật nghịch đảm bảo khôi phục hoàn toàn ảnh y sinh gốc. Đồng thời để thuận lợi cho việc lưu trữ và Kỹ thuật phân rã dữ liệu 3D wavelet dựa trên việc sử truyền dẫn, thuật toán nén ảnh y sinh 3D được áp dụng dụng kỹ thuật biến đổi 1-D trên 3 trục dữ liệu theo x, y, z. Dữ liệu 3D được sắp xếp tuần tự theo từng khung. Mỗi Tác giả liên hệ: Nguyễn Lương Nhật, khung dữ liệu bao gồm các dòng và cột 2D: x, y; được Email: nhatnl@ptithcm.edu.vn xem là hệ trục của mỗi khung ảnh, z là hệ trục các khung Đến tòa soạn: 11/2022, chỉnh sửa: 1/2023, chấp nhận đăng: ảnh được sắp xếp theo tuần tự trước sau trong chuỗi 2/2023. những khung ảnh. Dữ liệu đầu vào là một tập các khung ảnh trong đó mỗi khung ảnh bao gồm N hàng và M cột. SOÁ 01 (CS.01) 2023 TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG 61 NÉN ẢNH Y SINH 3D VÀ BẢO MẬT THÔNG TIN CÁ NHÂN Theo đó, các tập dữ liệu có kích thước N x M x L, trong đó N, M, L là các số nguyên. Kỹ thuật 3D-DWT có thể được xem như là sự tích hợp của 3 bộ biến đổi 1D-DWT theo 3 (14) chiều x, y, z, mỗi bộ biến đổi sẽ gồm các cặp bộ lọc thông cao và thông thấp biểu diễn mối tương quan của hệ số các bộ lọc và các điểm ảnh đầu vào. Sau bước biến đổi 3D- DWT, khối dữ liệu ảnh được phân rã thành HHH, HHL, Từ W và W ta có thể dễ dàng có được biến đổi rời HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL như hình 2. rạc ngược của khối dữ liệu 3D như sau: Cơ sở to ...