Thèse soutenue

Tatouage des images médicales partagées
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Auteur / Autrice : Mohamed Karasad
Direction : Gouenou Coatrieux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Signal, Image, Vision
Date : Soutenance le 25/06/2018
Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département lmage et Traitement Information - Laboratoire de traitement de l’information médicale (Brest, Finistère)
Jury : Président / Présidente : Pascal Haigron
Examinateurs / Examinatrices : Gouenou Coatrieux, Emmanuel Chazard, Huazhong Shu, Isabelle Perseil
Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Chazard, Huazhong Shu

Résumé

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L'évolution rapide des technologies du multimédia et des communications s'exprime dans le domaine de la santé par la mise à disposition de nouveaux moyens de partage et d'accès distant aux données d'imagerie des patients. Ces moyens prennent désormais une place importante dans la pratique quotidienne médicale. Pour les professionnels de santé, ils facilitent la prise en charge des patients et permettent d'améliorer la gestion de l'information médicale. Dans un tel contexte, la question de la sécurité des données est particulièrement sensible, notamment en termes d'intégrité, d'authenticité et de traçabilité. Aujourd'hui, la plupart des mécanismes de sécurité existants comme les techniques cryptographiques et le contrôle d'accès offre une protection permettent d'empêcher les utilisateurs non-autorisés d'accéder au contenu des données ; des images pour ce qui nous concerne. Cependant, ils n'offrent qu'une protection de type « a priori » dans le sens où l'image est seulement protégée avant que l'accès à son contenu soit donné. Le tatouage numérique a été proposé comme un mécanisme de sécurité complémentaire à ces solutions « a priori ». Il fournit une protection de type « a posteriori » permettant ainsi à l'utilisateur d'accéder au contenu de l'image tout en le maintenant protégée par une « marque » imperceptible. En effet, dans le cas des images, le tatouage modifie ou module les valeurs de niveaux de gris des pixels de celles-ci de manière imperceptible pour coder ou insérer un message (i.e. une marque). Ce message peut être utilisé pour vérifier l'intégrité de l'image, son authenticité ou à des fins de traçabilité. Le tatouage offre ainsi une protection pérenne, indépendante du format de stockage de l'image tatouée. Du fait de la sensibilité des images médicales, l'imperceptibilité est évidemment la contrainte la plus forte à considérer pour le tatouage des images médicales. En effet, la modification des niveaux de gris de l'image peut introduire un doute sur sa validité. C'est dans ce cadre que s'inscrivent les travaux de recherche menés dans cette thèse. Ils visent à développer des nouvelles méthodes de tatouage plus appropriées aux images médicales, c'est-à-dire des méthodes permettant de préserver au mieux la qualité de l'image. Ainsi, nous avons proposé trois solutions originales, qui profitent du bruit d'acquisition inhérent dans les images radiographiques pour y masquer une marque de la même puissance que le bruit. Ainsi, l'image sera protégée et l'information utile pour le diagnostic reste inchangée. La première solution, se base sur des techniques de débruitage pour identifier le bruit dans une image. On parle ici d'identification globale du bruit, par la suite une marque est insérée en respectant la distribution du bruit. La mise à jour de la marque dans cette solution nécessite l'introduction d'une nouvelle distorsion. Pour pallier à cela, nous avons amélioré notre système dans une deuxième solution, pour qu'il devienne réversible, c'est-à-dire à l'extraction de la marque l'image est reconstruite sans pertes de données. Dans la troisième solution, nous nous sommes basés sur une modélisation local du bruit dans les images radiographiques afin d'adapter la marque localement dans l'image. On parle ici du masquage psychovisuel. Ce type de tatouage dès lors était réservé aux images grands public, son utilisation en médicale est une première. Nous avons également mise en place un protocole de validation subjectif en collaboration avec des radiologues afin d'étudier l'impact de tatouage sur la qualité diagnostique des images tatouées.