セキュリティー機能を持った遠隔放射線診断用デジタルすかしの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14570877
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 安藤 裕 慶應義塾大学, 医学部, 助教授 (20118904)
• 研究分担者: 塚本 信宏 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 助教授 (20227375) ; 藤井 博史 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (80218982) ; 国枝 悦夫 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (70170008)
• キーワード: 電子すかし / 画像処理 / すかし強度 / 画像発生源ID / 改ざん検出 / すかし情報管理 / セキュリティー機能 / 遠隔画像診断

研究概要

1.画像にデジタルすかしを挿入し、画像処理を行い、デジタルすかしを読み出し、デジタルすかしの誤り検出・訂正行うプログラムを開発した。使用言語はJAVAを使用し、リアルタイムで埋め込み・検出できるようにした。
2.デジタルすかしを画像に埋め込む方法は、ビットプレーンに入れる方法を主体に研究を行った。
(1)画像:胸部X線画像、腹部CT画像、頭部CT画像、核医学画像(骨シンチグラフィ)の4種類の画像について、検討した。
(2)すかし強度:ビットプレーン法とDCT法についてすかしの埋め込むパラメータを変化させて、画像処理に対する耐性を検討した。
3.デジタルすかしの訂正方法として、(1)連続する15ビット中3ビット訂正可能なBCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)符号化法、(2)画像に繰り返し同じすかしをタイル状に埋め込んで、冗長性より誤り訂正を行う方法、(3)(1)と(2)を組み合わせた方法について検討した。
デジタルすかしを埋め込んだ画像に各々画像処理(平滑化、輪郭強調、アンシャープマスク)を行い、画像処理に対する訂正能の違いを検討した。
その結果、訂正前の誤り率が10%までならば、誤り訂正により100%すかし情報を回復できることが判明した。3種類の誤り訂正を全て用いると、Bit=1でのすかしは、誤り率30%→すかし情報認識率100%、誤り率42%→すかし情報認識率97〜100%となった。誤り訂正処理時間はほぼ実時間で行うことができ、問題とならない。実験の結果からBit swap法でBit=1に埋め込みでBCH符号化法+冗長法を用いることにより、デジタルすかしの実用化が可能と思われる。

研究成果

• [文献書誌] Nishio M, Ando Y, Tsukamoto N et al.: "Detection of image alternation and image ID by two digital watermark methods with error correction"Proceedings of the 17th International Congress and Exhibition on Computer Assisted Radiology and Surgery. ICS1256. 1317 (2003)
• [文献書誌] 西尾将人, 安藤裕, 塚本信次, 他: "デジタル透かし画像における情報検出率と状態遷移表を用いた誤り訂正の評価"日本医用画像工学会誌. Vol.21:4. 265-271 (2003)
• [文献書誌] 西尾将人, 安藤裕, 塚本信宏, 他: "画像処理に対する電子透かし強度と画質劣化の検討"日本放射線技術学会誌(Apr.2004). Vol.60,No.4(in press). (2003)
• [文献書誌] Nishio M, Ando Y, Tsukamoto N, et al.: "Improvement of the detection rate in digital watermarked image against image degradation caused by image processing"Proceedings of SPIE Medical Imaging 2004 : PACS and Imaging Informatics 2004.2. (in press). (2004)