Une approche aveugle et irréversible pour le tatouage d’images numériques dans le domaine spatiale

Abstract

Les avancées récentes des technologies multimédia et de télécommunication ont offert aux acteurs du domaine médical le partage et l’accès à distance aux données des patients. La sécurité des images médicales échangées en télémédecine est devenue une préoccupation primordiale notamment en termes de confidentialité et de fiabilité. La protection des images nécessite de prendre en compte les contraintes temporelles, la capacité d’insertion, la qualité visuelle et la robustesse contre différentes attaques. Le tatouage a été proposé comme approche complémentaire à la cryptographie pour l’amélioration de la sécurité des images, il permet d’insérer une marque dans une image numérique de manière invisible sans dégrader la qualité visuelle de l’image dans le but d’assurer l’intégrité, l’authenticité et la confidentialité des images médicales. Il peut être effectué soit dans le domaine spatial sur les valeurs des pixels de l’image, soit dans le domaine fréquentiel sur les valeurs des coefficients d’une transformée. Dans ce cadre, nous proposons dans cette thèse de nouvelles approches de tatouage permettant d’assurer un niveau élevé d’imperceptibilité et de robustesse, tout en maintenant un niveau de complexité réduit. La première contribution consiste à proposer une nouvelle approche de tatouage dans le domaine spatiale pour l’authentification des images rétiniennes. L’approche est basée sur la correspondance du bit le moins significatif (LSB Matching). Afin d’atteindre un meilleur compromis entre la capacité et l’imperceptibilité, dix variantes de cette approche ont été proposées. Dans la deuxième contribution, nous avons proposé deux schémas de tatouage pour la protection des images rétiniennes. Ces approches ont été mises en oeuvre dans le domaine spatial, le domaine fréquentiel (DCT) et le domaine multi-résolution (DWT). Deux schémas de tatouage des images tomodensitométrique ont été proposés dans la troisième contribution, ils ont été appliqués dans le domaine multi-résolution. L’intégrité de la marque a été assurée en lui ajoutant sa signature numérique. Dans la quatrième contribution, nous avons proposé deux approches de tatouage pour la protection des images radiographiques. Afin d’atteindre une meilleure résistance aux attaques, le domaine multi-transformées a été utilisé en combinant la décomposition de Schur avec la DCT et la DWT. Les approches proposées sont aveugles, irréversibles et visent à assurer l’authenticité des images médicales. De plus, elles sont robustes et résistantes aux différents types d’attaques.

لقد أتاح التقدم الحديث في تكنولوجيا الوسائط المتعددة واالتصاالت لممتهني السلك الطبي مشاركة بيانات المرضى والوصول إليها عن بُعد. مما جعل من تأمين صور الطب الناتجة عن التطبيب عن بعد أمًرا حتميا، وخاصة من حيث السرية والموثوقية. يجب أن يأخذ حماية الصور في االعتبار قيود الوقت وقدرة اإلدماج والجودة البصرية والمرونة في مواجهة مختلف الهجمات. تم اقتراح الوشم الرقمي كنهج مكمل للتشفير لتحسين أمان الصورة. يمكن لهذه التقنية إدراج عالمة مائية بشكل غير مرئي في صورة رقمية دون التأثير على جودتها بصريًا، بهدف ضمان سالمة البيانات وأصالتها وسريتها . يمكن تنفيذ ذلك إما في المجال الفضائي على قيم البكسل في الصورة، أو في المجال الترددي على قيم معامالت التحويل. في هذا السياق، نقترح نه ًجا جدي ًدا في وضع العالمة المائية يضمن مستوى عا ٍل من عدم التصّدع والمتانة، مع الحفاظ على مستوى منخفض من التعقيد. المساهمة األولى تتمثل في اقتراح نهج جديد في وضع العالمة المائية في المجال الفضائي لتأمين صور الشبكية. يستند النهج إلى مطابقة أقل البتات داللة )Matching LSB .)من أجل تحقيق توازن أفضل بين السعة وعدم االستشعار، تم اقتراح عشر خوارزميات مختلفة من هذا النهج. في المساهمة الثانية، قدمنا اقتراحين ألنظمة وضع العالمات المائية لحماية صور الشبكية. تم تنفيذ هذه النهجين في المجال الفضائي، المجال الترددي (DCT (ومجال الدقة المتعددة (DWT . (تم اقتراح خوارزميتين لوضع العالمات المائية على الصور المقطعية المحوسبة )Scan-CT )في المساهمة الثالثة، وتم تطبيقهما في مجال الدقة المتعددة. تم ضمان سالمة العالمة المائية من خالل إضافة توقيعها الرقمي. في المساهمة الرابعة، قدمنا اقتراحين ألنظمة وضع العالمات المائية لحماية صور األشعة السينية )Ray-X .)ومن أجل تحقيق مقاومة أفضل ضد الهجمات، تم استخدام المجال متعدد التحويالت عن طريق دمج تحويل شور مع تحويل جيب التمام المتقطع (DCT (و تحويل المويجة المتقطع (DWT .(المناهج المقترحة عمياء وغير عكسية وتم تصميمها لضمان أصالة الصور الطبية. كما أنها قوية ومقاومة لمختلف أنواع الهجمات.