随着信息技术的飞速发展,数字信息管理系统在现代医疗体系中发挥了越来越重要的作用,基于数字医学成像及通信(DICOM)标准的图像存档及通信系统(PACS)已成为当前的研究热点。近年来,随着PACS的推广应用,其信息安全问题逐渐暴露出来。与传统的胶片图像相比,作为诊断依据的数字医学图像如果发生异常(如伪造、篡改、信息错乱等),不仅无法作为医疗事故判案的有力证据,更会延误病人的最佳诊治时间甚至发生误诊;在加密方法和访问控制已很难满足PACS信息安全要求的情况下,寻求新的信息安全技术措施已迫在眉睫。目前,医学图像与数字水印技术相结合的研究尚处在探索阶段,国内外研究成果十分有限。本文从信息安全角度出发,在分析总结PACS对信息安全性要求以及医学图像特点的基础上,研究设计一种新的基于数字水印的PACS模型和两种适用于医学图像的数字水印算法,同时,鉴于对医学图像病灶区保护的特殊性要求,提出将水印信息嵌入到图像的非感兴趣区域(NROI)。本文主要研究工作如下:(1)通过归纳总结国内外文献资料、分析现有PACS模型在信息安全方面的不足,研究设计了一种新的基于数字水印的PACS模型。(2)通过分析总结医学图像的特点,指出了现有医学图像数字水印算法可能出现“亮区”“上溢”和“暗区”“下溢”的问题,并提出将水印嵌入图像的NROI,保证了医学图像病灶区的真实性和完整性。(3)为了增强算法的鲁棒性尤其是抗压缩攻击能力、实现有效的真实性认证,本文研究设计了基于小波域的块均值和NROI的有损数字水印算法。小波变换的多分辨率特性很好地保护了医学图像的病灶区,块均值方法的引入有效地加强了算法的抗攻击能力。仿真实验证明了该算法的有效性和优越性。(4)为了实现医学图像的完整性认证,本文研究设计了基于差值扩展和NROI的可逆数字水印算法。该算法具有方法简单、水印容量大的特点,并能实现有效的篡改定位。仿真实验证明了该算法具有较好的透明性和篡改定位功能。(5)结合本文的两种数字水印算法,研究了PACS的数字水印服务器和水印处理模块的工作流程,探讨了基于数字水印的图像检索的可能性。