I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   201 9 ,   p p .   4 7 1 3 ~4 7 2 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 6 . p p 4 7 1 3 - 4720          4713       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   An ef ficien t  da ta  hiding   m ethod  in  i m a g es       Sa ra ny a   G   De p a rtme n t  o f   Bio m e d ica l  En g in e e rin g ,   V e l  T e c h   Ra n g a ra jan   Dr.  S a g u n t h a la R& D In stit u te o f   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   2 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A p r   10 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   J u n   2 7 ,   2 0 1 9       Da ta  Hid in g   h a s  a   h u g e   ra n g e   o f   a p p li c a ti o n s  i n   th e   m e d ica l  f ield   f o r  tran sm issio n .   It  is  h e lp f u l  in   se c u rin g   th e   d o c u m e n tatio n   o f   th e   p a t ien ts  f ro m   th e   v io lato r  w it h   g o o d   sto ra g e   sp a c e .   T h e   m e d ica l  i m a g e s  o f   d i ff e re n t  m o d a li ti e s  li k e   CT ,   M RI,   a n d   P E T   w it h   th e   d ig it ize d   c li n ica l  in f o r m a ti o n   c a n   b e   se n t  to   th e   d o c t o rs  a c ro ss   th e   w o rld   f o r  th e   trea t m e n t.   Du e   to   th e   b a n d w id th   a n d   sto ra g e   c o n stra in ts,  m e d ica l  i m a g e s a lo n g   w it h   th e   c li n ica l   in f o rm a ti o n   m u st  b e   c o m p re ss e d   b e f o re   tran s m issio n   a n d   sto ra g e .   T h is  p a p e r  g iv e s  a   tec h n iq u e   f o r  h i d i n g   th e   d ig it ize d   c li n ica l  in f o rm a ti o n   a lo n g   w it h   th e   DICO M   im a g e s  in   Co m p lex   Co n to u rlet  T ra n sf o r m   (CCT )  Do m a in .   It   a lso   a n a ly se s  th e   c o m p re ss io n   m e th o d   b y   u sin g   a n   E n tr o p y   En c o d e r  m e th o d .   He n c e ,   th is  w o rk   su g g e sts  th a t  th e   d a ta   h i d i n g   m e th o d   b a se d   o n   Co m p lex   Co n t o u rlet  T ra n sf o rm   (CC T )  is  e ff icie n t  a n d   a lso   i t  h a s  a   h i g h   h id in g   c a p a c it y .   T h e   im p ro v e d   v a lu e   o f   Co m p re s sio n   Ra ti o   (CR),   S p a c e   S a v in g   (S S ),   M e a n   S q u a re   Err o r  (M S E )  a n d   P e a k   S ig n a l   to   No ise   Ra t io   ( P S NR)  sh o w s th a t  th e   n e w   m e th o d   sa ti sf i e s th e   p ro p e rti e s o f   th e   d a ta h i d in g   m e th o d .   K ey w o r d s :   CCT   Data   Hid in g   E n tr o p y   E n co d er   P N  s eq u en ce   Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sar an y a  G ,    De p a rtme n t  o f   Bio m e d ica l  En g in e e rin g ,   Vel  T ec h   R an g ar aj an   Dr .   Sag u n t h ala  R & D  I n s tit u te  o f   Scie n ce   an d   T ec h n o lo g y ,  I n d ia .   E m ail:  s ar a n y a y g k @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     I n   th e  r ec en t  y ea r s ,   th er e  h a s   b ee n   a  m aj o r   a d v an ce m en t  i n   th e  ex te n t  o f   d ata  h id i n g   i n   t h e  m ed ical  i m a g e  f o r   v ar io u s   ap p licatio n s .   Du e  to   t h e  p r o p er ties   o f   a n   i m ag e,   th e  m ed ical  d ata  is   d i f f er en t  f r o m   t h e  o th e r   n o r m al  d ata  d u e  to   it s   p r o p er ties .     Fu r t h er ,   s ec r eti v en e s s   a n d   s to r ag e  o f   m ed ical  d ata  ar e  i m p o r ta n t  to   p r o tect  it  f r o m   ac cid e n tal  o r   m i s ch ie v o u s   ch a n g e  at  t h e  ti m e  o f   co m m u n icat io n   a n d   s to r ag e.   T h e  m ed ical  d ata  d esire   lar g e  e x te n t  o f   m e m o r y   s to r ag e  an d   co m m u n icatio n   b a n d w i d th   i n   t h e   tele m ed icin e   ap p licatio n s .   So ,   h o s p ita ls   m u s t  p r o v id e  g o o d   s to r ag e  r e q u ir e m e n ts   [ 1 ] .   T h is   g i v es  r i s e  f o r   d ata  h id i n g   m et h o d   to   r ed u ce   th e  s to r a g e   s p ac e  in   th e  h o s p ital d ig ital d i r ec to r y .   T h e  m ai n   s p ec if icat io n   o f   i n f o r m at io n   h id i n g   is   to   m a k e  t h e  h id d en   m ess a g e   in d i s ti n ct  s o   th at   th o s e   w h o   d o   n o t  h av e  th e  s ec r et  k e y   ca n n o t  f etc h   th e  i n f o r m atio n   b ac k .   Dep en d in g   o n   t h e  t y p e  o f   in f o r m atio n ,   it  is   d iv id ed   in to   t w o   w a y s   [ 2 ] ;  ( 1 )   Secu r i t y :   I t  i s   a n   in s i g n i f ica n t  d ata  h id in g ;   th e   h id d en   m es s ag e  i s   m ad e  m u ch   s m o o th er   b y   m i x i n g   th e   ab ilit y   ab o u t  th e   i m ag e  n o is e   an d   b y   u s i n g   t h e  er r o r - co r r ec tin g   m eth o d .   ( 2 )   P o w er f u l:   A   s m all  m e s s a g e  b it  i s   h id d en   i n   a n   e f f icie n t  m an n er   ( i. e. )   lo s s y   co m p r ess io n ,   f ilter i n g ,   n o is e   m ix in g ,   d if f er e n t  g eo m etr ical  i n f o r m at io n   etc.   A n d   s o ,   d ata  h id in g   g i v es a n   ap p ea lin g   alter n ati v e  b y   h id in g   r ath er   t h a n   th e  ap p en d in g   d ata  d ir ec tly   in to   th e  i m ag e.   T h e  m o s t   n ec ess ar y   p r o p er ties   o f   d ata  h id in g   m e th o d s   ar e   Secu r it y ,   in v is ib ilit y ,   co m p lex it y   an d   h ig h   h id in g   ca p ac it y .   T h e  im p o r tan t  n ee d   o f   d ata  h i d in g   i s   to   g iv e  a  g o o d   co n f id en t  lev e l  ab o u t  th e  ac cu r ac y   o r   co n tr o l  o f   a  d o cu m en t  [ 3 ] .   I n   p r ac tical,   th e  m ain   p r o b le m   i n   d ata  h id in g   i s   attac k .   I t  is   h av i n g   th e  ca p ab ilit y   f o r   u n a u t h o r ized   u s er s   to   d elete   th e  co n te n t,  to   e v al u ate,   w r it e  o r   r ed o   th e  r ea lis tic  h id in g   b its .   So ,   “A ttac k ”   m ak e s   m a n y   m et h o d s   in e f f ici en t.  Hen ce ,   to   d estro y   t h e  p s eu d o   co d e   o n e  s h o u ld   k n o w   t h e  k n o w led g e  ab o u t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   4 7 1 3   -   4 7 2 0   4714   b o th   h id i n g   a n d   r etr iev i n g   al g o r ith m   a n d   also   ab o u t  th e  s ec r et  k e y .   T h er ef o r e,   i n v i s ib le  h id in g   m et h o d s   ar e  d esig n ed   f o r   th e  b etter   p er f o r m an ce .   Data   co m p r es s io n   is   w id el y   u s ed   i n   all  ap p licatio n s .   T h e  m ai n   ai m   o f   th e   d ata  co m p r e s s io n   is   to   r ed u ce   th e  r ep etitio n   f o r   s to r ag e  o r   to   tr an s m it  t h e  d ata  in   a  b etter   w a y .   Hen ce ,   t h is   r es u lt s   in   t h e  r ed u ctio n   o f   th e  f ile  s ize  i n   th e  h o s p ital d ir ec to r y .   T h e  b lo ck   d iag r a m   o f   t h e  d ata  en co d in g   is   s h o w n   i n   Fig u r e   1 .           Fig u r e  1 .   B lo ck   Diag r a m   -   Dat a  Hid in g         T h e  b lo ck   d iag r a m   co n s i s ts   o f   th r ee   ele m e n t s   n a m el y   So u r c e,   Qu an t izer ,   an d   E n co d in g .   T h e  s o u r ce   is   co m m o n l y   ca lled   as  d e f in it e  tr an s f o r m s .   A   q u a n tizer   i s   m an y   to   o n e  ali g n in g ,   w h ic h   i s   t h e  lo s s y   p r o ce d u r e  an d   it  is   t h e  m aj o r   s o u r ce   o f   co m p r es s io n   a n d   E n co d in g   w il l  co m p r ess   th e  q u an t ized   v alu e s   lo s s les s l y   to   p r o v id e  u s   th e  i m p r o v ed   co m p r e s s io n .   T h e  en tr o p y   co d in g   is   g en er all y   u s ed   f o r   d is ca r d in g   th e  co d in g   r ep etitio n   in   th e  i m a g es.  T h e  m o s t  co m m o n l y   u s ed   en tr o p y   co d in g   ar e  th e  H u f f m an   E n co d er   ( HE ) ,   A r it h m etic  E n co d er   ( A E )   a n d   R u n - L en g t h   E n co d i n g   ( R L E ) .   T o   p r o v id e  th e  g o o d   co m p r ess io n   a     w ell - o r g a n ized   q u a n tizer   an d   en co d in g   i s   v er y   m u c h   i m p o r t an t.     Hu f f m a n   co d in g   an d   A r it h m etic  co d in g   ar e  v ar iab le - l en g th   e n co d in g   m e th o d   an d   ap p ly   th e  p r o b ab ilit y   d ata  o f   t h e  s y m b o l s .   T h e  s i m p les t  f o r m   o f   q u an t izatio n   is   co m m o n l y   u s ed   in   co m p r ess io n   s tan d ar d   is   “ s ca lar   q u an t izati o n ”  w h er e  ea c h   s i g n al  v a lu e  o f   s ca lar   q u a n tizatio n   is   i n d i v id u all y   q u a n tized .   Hu f f m a n   co d i n g   is   ea s y   a n d   f aster   th a n   t h e  A r ith m et ic  co d in g .   I t  d ep en d s   o n   p r o b ab ilit y   s tatis tic s .   A r ith m eti c   w o r k s   b y   e v al u ati n g   a  s tr ea m   o f   d ata  s y m b o ls   a n d   d o es  n o t  r esto r e  i n d iv id u al  d at a  s y m b o ls   w it h   a  co m p r es s ed   v er s io n   o f   lar g e  d ata;  a  n u m b er   o f   b its   ar e  n e ed e d   in   th e  o u tp u t  co d e.   Gen er all y ,   it  d o es  n o t  p er f o r m   b etter   t h an   H u f f m a n   co d in g   w h e n   i n co r r ec t  p r o b ab ilit ies  ar e  f ed   to   th e  co d er   [ 4 ] .   R L E   r em o v es   lin ea r   co r r elatio n   in   th e  d ata  s o u r ce ,   b u t  it  is   m o r e  s u itab l e  w h e n   lar g e  r u n s   o f   t h e  s a m e  s y m b o l  o cc u r   in   th e  d ata  s tr ea m .   I t is  s i m p le  to   i m p le m en t a n d   th e  p r o ce s s   is   f ast.      T h e  i m p le m en ta tio n   o f   t h e   p r o p o s ed   m et h o d   co m p ar ed   w i th   th r ee   e n co d in g   m et h o d s   an d   th e  p er f o r m an ce   lik e   P ea k   S ig n al  to   No i s e  R atio   ( P SNR ) ,   C o m p r es s io n   R atio   ( C R )   a n d   S p ac e  Sav i n g   ( SS )   i s   e v alu a ted   to   d ec id e  t h e  q u a lit y   o f   t h e  co m p r ess ed   i m a g e.   C o m p r e s s io n   r atio   m o s tl y   r a n g es   f r o m   2 :1   to   4 :1   f o r   n atu r al  i m a g es,  b u t i t c an   b e  m u c h   lar g er   f o r   th e  d o cu m en t  i m a g es.       2.   M AT E RIAL S AN D  M E T H O DS     An   i m a g e  p r o ce s s in g   ap p licat io n   is   p er f o r m ed   in   a  tr a n s f o r m   d o m ai n   r ath er   t h a n   t h e  p ix el  d o m a in ,   o f ten   b y   m ea n s   o f   a n   in v er t ib le  d ef in i te  tr an s f o r m atio n .   I n   tr an s f o r m   b a s ed   s ch e m e s   th e  i m ag e  is   f ir s t   tr an s f o r m ed   b ef o r e  th e  h id i n g   m et h o d   an d   th e  w a ter m ar k   i s   co n ce aled   in   t h e  co ef f icien ts   w h ich   ar e   r ep r esen ted   b y   t h e  i m ag e.   T h e  h id in g   i m a g e  i s   ac h iev ed   b y   u s i n g   a  r ev er s e  tr an s f o r m a t io n .   T h e  p r o p o s e d   m et h o d   is   i m p le m e n ted   b y   u s i n g   t h e  C o m p lex   C o n to u r let  T r an s f o r m   ( C C T )   f o r   d ata  h id in g .   Or ig i n   o f   C C T :  I n itiall y ,   W av elet  T r an s f o r m   ( W T )   p lay ed   a  v ital  r o le  in   t h e  tele m ed ici n e  f ield ,   d u e   to   its   b etter   p er f o r m a n ce   o f   m u lti - s ca le   an d   lo ca l  ti m e - f r eq u en c y .   T h e  d is ad v a n ta g e  i n   t h e  W T   is   s h if t   s en s iti v it y ,   f e w er   s h ap es,  an d   its   d ir ec tio n alit y .   T o   o v er co m e  th is   d r a w b ac k ,   th e  ap p r o ac h es  li k e  r id g elet,   cu r v elet,   b ea m let,   b an d elet,   co n to u r let  etc  h a v e  b ee n   i n tr o d u ce d .   C o m p ar in g   to   all  t h e  s er ies  o f   ‘ X - let ’   v ar ian ce   th e   m o s t  co m m o n l y   ac ce p ted   m eth o d   i s   C o n t o u r let  T r an s f o r m   ( C T ) ,   b ec au s e  o f   it s   g o o d   d ir ec tio n alit y   an d   clea r   i m p l e m en tatio n .   C o n to u r let  tr a n s f o r m   w as  p r o p o s ed   b y   DO  ( 2 0 0 2 )   an d   s o   m an y   m o d i f icat io n s   h a v e  b ee n   i n tr o d u ce d   to   f o r m   n e w   f a m ilie s   li k e  No n - Su b   Sa m p led   C o n to u r let   T r an s f o r m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A n   efficien t d a ta   h id in g   meth o d   in   ima g es  ( S a r a n ya   G )   4715   ( NSC T )   an d   o th er   lo ca lized   C o n to u r let  v er s io n s .   NSC T   w as   p r o p o s ed   b y   C u n h a  ( 2 0 0 5 ) ,   it   h a s   a  g o o d   a m o u n t   o f   s h if t  i n s e n s iti v it y   t h a n   t h e  o r ig in al  co n to u r let  tr a n s f o r m   b u t  th e  d i s ad v a n tag e  is   it  h a s   h ig h er   r ep etitio n   [ 5 ]   w h ic h   is   g iv e n   b y   t h e  f o llo w i n g   ( 1 ) ,   ( i.e . )      = 1 +   ∑ 2 = 1   ( 1 )     W h er e,   S is   s ca le  n u m b er   o f   t h e  tr an s f o r m .     Du e  to   th is   d is ad v a n ta g e,   N SC T   is   co m p lex   a n d   ti m e - co n s u m in g .   T h er ef o r e,   i t  r eq u ir es  a  lar g er   m e m o r y .   Hen ce ,   to   o v er co m e  th ese  p r o b le m s   C o m p le x   C o n t o u r let  T r an s f o r m   ( C C T )   h as c o m e  i n to   ex is te n ce .   C o mp lex  C o n to u r let  T r a n s fo r m  ( C C T ) :   C C T   is   u s ed   to   r ed u ce   th e   co m p u tatio n al   p r o b lem   an d   al s o   to   i m p r o v e  th e  i m a g e  q u alit y .   T o   r ed u ce   th e  h i g h er   r ep etitio n   o f   th e  co n to u r let  v er s io n ,   Dip en g   c h en   a n d   Qi  L i  in tr o d u ce d   a  C C T   w it h   t h e  DT - C W T   an d   NSC T .   C C T   h as  b asicall y   t w o   m aj o r   s tep s ,   n a m el y   ( 1 )   Du al - tr ee   co m p lex   w a v el et  tr an s f o r m   ( DT - C W T )   f o r   m u lti - r eso lu tio n   d ec o m p o s itio n   lev el  w h ich   g iv e s   s ix   d ir ec tio n al  s u b - b an d s   o n   ea ch   s c ale  2 o f   th e  d etail  co ef f icie n t  s u b - s p ac e  ,   ea ch   s u b - b an d   h a s   t w o   w av ele ts ,   d escr ib e  b y       { 1 , 2 }   as  r ea l  an d   an   i m a g in ar y   p ar t  o f   th e  w a v el et  co ef f icie n t s .   ( 2 )   Dir ec tio n al  f ilter   b an k   ( DFB )   f o r   m u lti - d ir ec tio n al  d e co m p o s i tio n   to   s et   th e  lo ca ll y   co r r elate d   co ef f icien ts   w h ich   ar e  ev alu ated   b y   DT - C W T   w e  ap p ly     lev els  o f   Dir ec tio n al  Fil ter   B an k   ( DFB )   to   ea ch   m u l ti - s c ale  d etail  s p ac e    an d   th e  s u b - b an d s   ar e  ex p an d ed   to   th e  n u m b er   o f   2   [6 ] .   T h e  d ec o m p o s itio n   eq u at io n   i s   g i v en   b y ,     , , , ,  ( ) =   ∑  [ −  ∈ 2 ]   , , ( ) , = 1 , 2 , 3   ( 2 )     W h er e,   , , , ,  ( . )   is   a  g r o u p   o f   d ir ec tio n al  s u b   s p ac e  ,   at  s ca le  2   an d   d e co m p o s i tio n   d ir ec tio n   k   =  1 … 2   ,  ( . )   is   i m p u l s e  r esp o n s e  o f   th e  s y n th e s i s   f il ter ,     is   th e  d ec o m p o s itio n   lev e l o f   t h e  DFB .   I n   th e  p er f o r m ed   tr an s f o r m ,   C C T   co m b i n es  t h e  p r o p er ties   o f   NSC T   ( m u lti - r eso l u tio n ,   l o ca lizatio n ,   d ir ec tio n alit y ,   a n d   a n is o tr o p y )   an d   DT - C W T   ( tr an s lati o n   in v ar ia n t,  d ir ec tio n alit y ) .   T h er ef o r e,   it  is   co m p u tatio n all y   m o r e  ef f icie n t  th an   t h e  o th er   tr an s f o r m   tec h n iq u e.   T h e  lev el  1   s tag e  d ec o m p o s i tio n   o f   C C T   is   s h o w n   i n   Fi g u r e  2 .           Fig u r e   2 .   Dec o m p o s i tio n   Sta g e  f o r   L ev e l 1   C C T       3.   P RO P O SE D  M E T H O D   I n   t h e  p r o p o s ed   m et h o d ,   an   a lg o r ith m   f o r   d ata  h id i n g   is   ex p lain ed   w it h   a n   e x a m p le.   Dat a  Hid in g :   T h e  p r o ce s s   o f   d ata  h id in g   m eth o d   is   s h o w n   i n   Fi g u r e   3 .   I n   th e  n e w   d ata  h id in g   m et h o d   s ca lin g   f ac to r /th r e s h o ld   v al u e  is   s e t  in   s u c h   a  w a y   t h at  n o   v io lato r s   ca n   p ir ate  th e  p atien t  d ata.   I f   t h e  s ca li n g   f ac to r   is   v er y   les s   in   v al u e  th e n ,   it  w ill  g iv e  a  b etter   in v i s ib le  h id in g   al g o r ith m .   T o   p r o v e  th e  s ec u r it y   s y s te m   o f   th e  p r o p o s ed   m et h o d ,   it  is   v a lid ated   w i th   v a r io u s   attac k s .   T h e  attac k s   ap p lied   i n   t h e  m e th o d s   ar e  Ga u s s ian   No is e,   Salt &   P ep p er   No is e,   Sh ar p en i n g ,   R o tat in g ,   His to g r a m   E q u aliza tio n ,   an d   Me d ian   F ilter .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   4 7 1 3   -   4 7 2 0   4716       Fig u r e   3 .   B lo ck   Diag r a m   -   Dat a  Hid in g       Gen era tio n   o f  P N   S eq u e n ce :   Sp r ea d   s p ec tr u m   is   o n e  o f   t h e  i m p o r tan t  tec h n iq u es  f o r   tr an s m is s io n   i n   w h ic h   t h e  d ata  s eq u en ce   ap p ly   t h e  b an d w id t h   w it h   lea s t  r e q u ir e m e n t.  I t  h as  t h e  m aj o r   ad v an ta g e s   li k e  s tr o n g   an ti - i n ter f er e n ce   ab ilit y ,   lo w   b it  er r o r   r ate,   b etter   h id in g   c ap ac it y ,   lo w   i n ter ce p t,  an d   h i g h   co n f id en tial it y .     I t  h as  t w o   m aj o r   p r o p er ties   ( 1 )   b an d w id t h   o f   t h e  s ig n a l  tr an s m i s s io n   is   h ig h er   t h a n   th e  b a n d w id th   o f   th e  o r ig in al   d ata  s ig n al,   ( 2 )   tr an s m i s s io n   s ig n al   b an d w i d th   is   d ec id ed   b y   t h e  p s e u d o - r an d o m   co d e  [7 ] .    P s eu d o   No is e  s e q u e n ce   g e n er ates  a  s eq u e n ce   o f   p s e u d o r an d o m   b i n ar y   n u m b er s   b y   u s in g   th e  s h if t  r eg i s ter .   T h er e  ar e   ‘ r ’   r eg is ter s   in   t h e  g en er ato r   w h ic h   b o o s t  th eir   v alu es  at  ea ch   i n s ta n t  d ep en d i n g   o n   t h e  v al u e  o f   th e  i n co m i n g   p o in ter   to   th e  s h if t  r eg is ter .   T h e  m ai n   r eq u ir e m en ts   o f   th e  p s e u d o   n o is e  co d e  ar e  g o o d   s p ec tr al   ch ar ac ter is tic s   an d   s ec u r it y   [8 ] .   A   P N  s eq u e n ce   is   a  b it  s tr ea m   o f   1 ’ s   an d   0 ’ s   w it h   s o m e  id le  p r o p er ties .   I n   a  P N   s eq u en ce   th e  n u m b er   o f   1 ’ s   an d   0 ’ s   o f   a n y   a m o u n t  o f   len g t h   d if f er   o n l y   b y   o n e  ( i.e . )   th e  n u m b er   o f   1 ’ s   is   j u s t  o n e  m o r e   th an   t h e  n o   o f   0 ’ s   ( Fo r   e. g . )   th e  P N  s eq u en ce   o f   le n g th   1 5   is   g i v en   b y   ( 2 4 − 1 )   ( i.e . )   ( 2 − 1 ) ,   it  co n tain s   eig h t 1 ’ s   an d   s ev e n   0 ’ s   ( Mu ta g i,  1 9 9 6 ) .   T h er ef o r e,   a  s er ies o f   1 ’ s   a n d   0 ’ s   is   ca lled   ‘ r u n ’   a n d   th e  a m o u n t o f   1 ’ s   an d   0 ’ s   is   ca lled   ‘ r u n   len g t h ’ .   A   P N  s eq u en ce   o f   s p an   2 − 1   in clu d es  o n e  r u n   o f   N  1 ’ s   an d   o n e  r u n   o f   N - 1  0 ’ s .   T h e  s er ies o f   o th er   r u n s ,   N - 2   to   1 ,   o f   1 ’ s   an d   r is es a s   th e  p o w er   o f   2   [9 ]   w h ich   i s   s h o w n   i n   T ab le  1 .         T ab le  1 .   Nu m b er   o f   r u n s   1 ’ s   a n d   0 ’ s   o f   v ar io u s   le n g t h s   i n   a  P N  s eq u en ce   o f   le n g th   2 − 1   Ru n   L e n g t h   1 ’ s   0 ’ s   N   1   0   N - 1   0   1   N - 2   1   1   N - 3   2   2   N - 4   4   4   ….   ….   ….   2   2 − 4   2 − 4   1   2 − 3   2 − 3       Da t a   H idi ng   Alg o rit h m :     1.   C h o o s e  t h e  m ed ical  co v er   i m a g e  an d   d ec o m p o s e  it b y   C o m p lex   C o n to u r let  T r an s f o r m   ( C C T )   2.   Select  t h e  s ca li n g   f ac to r   o r   s im p l y   ca lled   th r e s h o ld   v a lu e  f o r   a  b etter   tr an s m i s s io n   p u r p o s e  an d   al s o   f o r   d ata  s ec u r it y   3.   I m p le m e n t  t h e  Sp r ea d   s p ec tr u m   h id i n g   p r o ce s s   b y   g e n er atin g   t h e   P s eu d o   No is e  Seq u e n ce   to   e m b ed   th e  m e s s a g e  b it in   t h e  C o ef f ici en t o b tain e d   b y   C C T   d ec o m p o s itio n   p r o ce s s   f o r   m ed ical  co v er   i m ag e   4.   Hid in g   Data   =  C C T   C o ef f icie n t +   Scali n g   Facto r     *   Me s s a g e  b it to   b e  e m b ed   5.   R ep ea t th e  s tep s   3   an d   4   u n til  all  th e  m ess a g e  b it is   e m b ed d ed   6.   A p p l y   R ev er s e  C C T   to   o b tain   th e  f in al  E m b ed d ed   I m a g e   E x a m p le  f o r   P ro po s ed  M et ho d:   L et  u s   co n s id er   t h e  f o llo w i n g   ex a m p le   f o r   b etter   u n d er s tan d i n g   ab o u t   th e  p r o p o s ed   d ata  h id i n g .   I n i tiall y ,   af ter   th e   d ec o m p o s itio n   p r o ce s s   ch o o s e  a n y   t w o   co ef f icien ts   f r o m   a n y   d ir ec tio n   an d   f o llo w i n g   p r o ce s s   is   p er f o r m ed   to   e m b ed   th e  e n tir e  m e s s a g e  d ata.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A n   efficien t d a ta   h id in g   meth o d   in   ima g es  ( S a r a n ya   G )   4717   E m be dd i ng   1.   L et,   A   is   t h e  m ax i m u m   d ata,   B   is   th e  m i n i m u m   d ata  a n d   C   i s   th e  to tal  m es s ag e  b it to   b e  em b ed d ed .   2.   No w ,   ca lc u late  th e  d i f f er en ce   ( D)   b et w ee n   t h e  A   a n d   B ,   C o n s id er   th e  s ca li n g   f ac to r   o r   th e  t h r es h o ld   v alu e  w h ic h   is   m i n i m u m   3.   T h er ef o r e ,   th e  d if f er en ce   s h o u ld   b e  g r ea ter   th an   t h e  s ca li n g   f ac to r .   Hen ce ,   in   t h is   ca s e,   D  >  s ca lin g   f ac to r   4.   T o   em b ed   th e  m e s s a g e  b it  n e w   p ar a m eter   ( E )   is   in tr o d u ce d   b y   tak in g   d if f er en ce   b et w ee n   to tal  m e s s a g e  b it a n d   D,   th en   it i s   d iv id ed   b y   2   5.   T o   o b tain   th e  e m b ed d i n g   co ef f icie n t  A’   an d   B ’   is   ca lc u lated ,   A’   =  A   +  E     B ’   =  B   –   E       4.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S     I n   th i s   p ap er ,   p e r f o r m a n ce   ev alu atio n   f o r   d ata  h id in g   is   m ea s u r ed   b y   u s in g   P ea k   Si g n al   to   No is e   R atio   ( P SNR ) ,   Sp ac e  Sav i n g   ( SS ) ,   Me an   Sq u ar e  E r r o r   ( MSE )   an d   C o m p r ess io n   R atio   ( C R )   [ 1 0 ].   a.   Me an   Sq u ar e  E r r o r   ( MSE )   I t is u s ed   to   m ea s u r e  t h e  d is to r tio n   p r o d u ce d   af ter   h id in g   t h e  d ata      = 1  ∑ ∑ (        −         ) ²   − 1 = 0 − 1 = 0     W h er e,   M  an d   N  is   th e  n u m b e r   o f   an   i m a g e  p ix el s .   b.   P SNR :    I t is u s ed   to   m ea s u r e  t h e  o b j ec tiv e  eq u ali t y   o f   an   i m ag e  w h ic h   is   g iv e n   b y ,      = 10   l og   10  ²      W h er e,   Ma x   is   a  m a x i m u m   g r a y   s ca le  o f   a n   i m ag e.   B etter   h i g h   P SN R   h a v e  h i g h er   q u alit y   i m ag e  ( i.e . )     it is   clo s e  to   th e  co v er     i m ag e.   c.   C o m p r ess io n   R at io   ( C R )   I t is g i v en   b y ,      =            ⁄   d.   Sp ac e  Sav i n g   ( S S)   I t is g i v en   b y ,      = 1 −                     5.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   s h o w s   t h e  p er f o r m an ce   e v alu a tio n   f o r   t h e  d ata   e m b ed d in g   s ch e m e   b ased   o n   tr an s f o r m   d o m ai n .   I n tiall y ,   th e  m ed ical  co v er   i m ag e  is   c h o s en   a n d   it  is   d ec o m p o s ed   b y   th e  C C T .   T h e  m ed ical  co v er   i m a g e  is   s h o w n   in   Fi g u r e   4 .   Af ter   t h e  p r o p er   s elec tio n   o f   a n   in p u t   i m ag e,   d ec o m p o s i tio n   p r o ce s s   is   p er f o r m ed   f o r   3   lev els.  C o m p le x   C o ef f ici en ts   o f   C C T   is   s h o w n   i n   Fi g u r e  5   an d   Fig u r e  6 .           Fig u r e  4 .   Me d ical  co v er   i m ag e    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   4 7 1 3   -   4 7 2 0   4718       Fig u r e   5 .   Dec o m p o s i tio n   o f   C C T   –   ( a )   L ev el  1   C o m p le x   co n to u r let  co ef f icien t     ( b )   L ev el  2   C o m p lex   co n to u r l et  co ef f icie n t           Fig u r e   6 .   L ev el  3   C o m p lex   co n to u r let  co ef f ic ien t  f o r   d if f er e n t d ir ec tio n       T h e  m ed ical  co v er   i m a g e  is   d ec o m p o s ed   f o r   3   lev els,  w h er e  lo w   co ef f icien ts   ar e  d is p la y ed   in   b lack   an d   h ig h   co e f f icie n ts   ar e  d is p l a y ed   i n   w h ite.   T h e  p r o p o s ed   d ata  h id i n g   m eth o d   i s   ap p lied   in   t h e  d ec o m p o s ed   co v er   i m a g e  b y   s elec ti n g   a n y   t w o   co ef f ic ien t s .   H id d en   i m ag e  a n d   t h e  r ec o n s tr u cte d   i m ag e  i s   s h o w n   in   Fi g u r e   7   ( a)   an d   ( b ) .           Fig u r e   7 .   ( a)   W ater m ar k ed   i m ag e  ( b )   R ec o n s tr u c te d   i m a g e       T h e  r ec o n s tr u ctio n   o f   t h e  i m ag e  i s   ac h iev ed   b y   t h e  in v er s e  C C T .   T h e  p er f o r m a n ce   e v a lu atio n   f o r   th e  p r o p o s ed   m et h o d   is   a n al y s ed   b y   e s ti m ati n g   th e  M SE ,   P SNR ,   C R   a n d   SS   f o r   w it h   co m p r ess io n   a n d   w it h o u t c o m p r ess io n .   T h e  ev alu at ed   r esu l ts   ar e  s h o w n   i n   T a b le  2   an d   T ab le  3 .       T ab le  2 .   P r o p o s ed   m et h o d   w it h o u t c o m p r es s io n   P a r a me t e r   P r o p o se d   M e t h o d   W i t h o u t   c o m p r e ssi o n   M S E   0 . 0 0 0 0 1 1   P S N R   i n   d B   9 7 . 7 5     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A n   efficien t d a ta   h id in g   meth o d   in   ima g es  ( S a r a n ya   G )   4719   T ab le  3 .   P r o p o s ed   m et h o d   w it h o u t c o m p r es s io n   a n d   w ith   at t ac k s   D i f f e r e n t   A t t a c k s   A p p l i e d   f o r   P r o p o se d   M e t h o d   w i t h o u t   C o m p r e ssi o n   P a r a me t e r   M S E   P S N R   i n   d B   G a u ssi a n   N o i se   0 . 0 0 9 1 2   6 8 . 5 6   S a l t   &   P e p p e r   N o i se   0 . 0 0 0 0 7 0   8 9 . 6 5   S h a r p e n i n g   0 . 0 0 0 0 7 4   8 9 . 4 7   R o t a t i n g   0 . 0 0 0 0 9 9   8 8 . 2 0   H i st o g r a m E q u a l i z a t i o n   0 . 0 1 2   6 7 . 3 7   M e d i a n   F i l t e r   0 . 0 0 0 8 8 9   7 8 . 6 7       Fro m   th e  T ab le  2   an d   T ab le  3   it  is   clea r   th at  th e  MSE   an d   P SNR   h a v e  b etter   v al u e  f o r   th e   p r o p o s ed   alg o r ith m .   T ab le  4   clea r ly   s h o w s   h o w   m u ch   th e  o r i g i n al  d ata  is   co m p r ess ed   i n   s ize.   I t   clea r l y   s h o w s   th a t   th e  co m p r e s s io n   r atio   a n d   s p ac e  s a v i n g   is   h ig h   f o r   Hu f f m an   en co d er   b ased   C o m p le x   C o n to u r le t     T r an s f o r m   ( C C T ) .   T h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   i s   also   co m p ar ed   w it h   o th er   tr a n s f o r m s   lik e  W av elet  T r an s f o r m   ( W T ) ,   an d   No n - Su b   Sa m p led   C o n to u r let   T r an s f o r m   ( NS C T )   to   ev al u ate  th e   i m p r o v ed   v al u es  f o r   C C T   w h ic h   is   s h o w n   i n   Fi g u r e   8 ,   9 ,   1 0   an d   Fig u r e   11 .       Ta b le  4 .   P r o p o s ed   m et h o d   w it h   en co d in g   C o mp l e x   C o n t o u r l e t   T r a n sf o r m (CC T )   P r o p o se d   M e t h o d   W i t h   C o mp r e ssi o n   R L E   A R I TH M ETI C   H U F F M A N   D i me n si o n   5 1 2 * 5 1 2   5 1 2 * 5 1 2   5 1 2 * 5 1 2   U n c o mp r e sse d   S i z e   3 2 K B   3 2 K B   3 2 K B   C o mp r e sse d   S i z e   0 . 6 9 K B   1 . 4 7 K B   0 . 1 1 K B   M S E   8 . 7 8   8 . 5 0   5 . 6 5   P S N R   i n   d B   8 7 . 5 3   8 8 . 0 8 4   9 2 . 7 2   C o mp r e ssi o n   R a t i o   4 6 : 1   1 8 : 1   1 8 8 : 1   S p a c e   S a v i n g   9 8 %   9 5 %   9 9 %             Fig u r e   8 .   C o m p ar is o n   o f   C o m p r e s s io n   R atio   Fig u r e   9 .   C o m p ar is o n   o f   Sp ac e  Sav i n g                   Fig u r e  1 0 .   C o m p ar is o n   o f   P S NR   Fig u r e  1 1 .   C o m p ar is o n   o f   MS E       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   2 0 1 9   :   4 7 1 3   -   4 7 2 0   4720   T h e  p r o p o s ed   m eth o d   is   ev alu ated   also   f o r   co m p r ess io n   an d   w it h   attac k s   w h ich   is   s h o w n   i n   th e  Fi g u r e   1 2   an d   Fig u r e   13 .  T h e  r esu lts   o f   en co d er   ar e  r ec o r d e d   o n   th e  b asis   o f   p ar am eter s   s u c h   as   C o m p r ess io n   R atio   ( C R ) ,   Sp ac e  Sav in g   ( SS ) ,   P ea k   Sig n al   to   No is e  R atio   ( P SNR )   an d   Me an   Sq u ar e  E r r o r   ( MSE )   is   al s o   co m p ar ed   w it h   C C T ,   NSC T   an d   W T .   I t  is   test ed   w i th   v ar io u s   at tack s   b y   ev al u ati n g   P ea k   Sig n al  to   No is e  R atio   ( P SN R )   an d   Me a n   Sq u ar e  E r r o r   ( MSE )   an d   f r o m   th e  a n al y s is   it  is   co n cl u d ed   th a t  Hu f f m a n   b ased   C C T   g i v es i m p r o v ed   v alu es t h an   o t h er   m et h o d s .               Fig u r e   12 .   P r o p o s ed   Me th o d   w it h   C o m p r ess io n   an d   W ith   A ttac k s   f o r   MSE   Fig u r e   13 .   P r o p o s ed   Me th o d   w it h   C o m p r ess io n   an d   W ith   A ttac k s   f o r   P SNR       6.   CO NCLU SI O N     P r o v id e  I n   th is   p ap er ,   r ev er s ib le  d ata  h id i n g   m et h o d   is   u s ed   f o r   tele m ed ici n e  e  h ea lt h ca r e  ap p licatio n   u s i n g   C C T .   I t  h as  t h e  m aj o r   p r o p e r ties   o f   h ig h   ca p ac it y   to   e m b ed   t h e  d ata;  tr a n s p ar en c y ,   i n v is ib ili t y ,     an d   r o b u s t n es s   to   attac k s   ar e  less   w h e n   i t  is   tr an s m itted   f o r   d iag n o s is .   Fro m   t h e  e v al u ati o n ,   it  i s   co n c lu d ed   th at  th e   C C T   b ased   d ata  h id i n g   is   b etter   t h an   o th er   tr an s f o r m s .   T h er ef o r e,   t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   r etr ie v e s   th e  o r ig i n al  m ed ical  i m a g e  an d   th e  ex p er i m en ta l r esu lts   s u g g est t h at  t h e  p r o p o s ed   alg o r ith m   ca n   b e  ef f icie n tl y   u s ed   f o r   d ata  h id i n g   p r o ce s s .   T h e  m aj o r   ad v an ta g es  o f   th e  p r o p o s ed   alg o r ith m   ar e  b etter   P SNR ,   m i n i m u m   MSE   an d   lar g e  h id in g   ca p ac it y .       RE F E R E NC E S     [1 ]   S a ra n y a ,   G .   a n d   S .   Nirm a la  De v i,   “ A n   a p p ro a c h   f o r  e m b e d d in g   a n d   re tri e v in g   th e   d a ta  in   m e d ica l  ima g e   u sin g   c o n to u rlet  tra n sf o rm ”   In t.   J .   S c ien ti fi c   a n d   En g in e e rin g   Res e a rc h ,   3 :  7 6 9 - 7 7 5 ,   2 0 1 2 .   [2 ]   Jiri  F rid r ich ,   “ A p p l ica ti o n s  o f  d a t a   h i d i n g   in   d i g it a l   ima g e s ,”   P ro c e e d in g s  o f   th e   Co n f e re n c e   o n   S ig n a l  P ro c e ss in g   a n d   Its  A p p li c a ti o n s (IS S P A ),   IE EE ,   A u g   2 2 - 2 5 ,   Br isb a n e ,   Ql d ,   1 ,   1 9 9 9 .   [3 ]   S u n e sh   a n d   Ha rish   Ku m a r,   “ W a ter ma rk   a tt a c k s  a n d   a p p li c a ti o n s  in   wa ter ma rk in g ,”   Na ti o n a l  W o rk sh o p - c u m -   Co n f .   Re c e n t  T re n d s in   M a th e m a t ics   a n d   Co m p u ti n g   (RT M C),   p p :  8 - 1 0 ,   2 0 1 1 .   [4 ]   M e g h n a   S h a rm a   a n d   Ra jee v   M a th u r,   “ A   m a tl a b   to   g e n e ra ti o n   a n d   sim u latio n   o f   P N  se q u e n c e   in   m a tl a b ,”     In t.   J .   Eme rg in g   T e c h n o l o g y   a n d   Ad v a n c e d   En g in e e rin g ,   2 :  1 4 3 - 1 4 6 ,   2 0 1 2 .   [5 ]   Li - Wei  L iu ,   X in - W u   Ch e n   a n d   Zh i - W e i  Yin g ,   “ T e x tu re   ima g e   re trie v a l  a lg o rit h m  wit h   d u a l   tre e   c o mp lex   c o n to u rle t  a n d   t h re e   sta ti stica l  fea tu re s , ”   In t.   C o n f .   Co m m u n ica ti o n   S o f twa re   a n d   n e tw o rk s  (I CCS N),  IEE E,     M a y   2 7 - 2 9 ,   X i’an ,   p p :  3 4 9 - 3 5 2 ,   2 0 1 1 .     [6 ]   S h a o - W e i  Da i,   Ya n - Ku i  S u n ,   Xia o - L in   T ian   a n d   Ze - S h e n g   T a n g ,   2 0 0 7 ,   “ Ima g e   d e n o isin g   b a se d   o n   c o m p lex   c o n to u rle t  tra n sfo rm , ”   In t.   C o n f .   W a v e let  A n a l y sis  a n d   P a tee rn   Re c o g n it io n ,   IE EE ,   N o v   2 - 4 ,   Be ij in g ,   Ch i n a ,     4 ,   p p :  1 7 4 2 - 1 7 4 7 ,   2 0 0 7 .   [7 ]   M u tag i,   R. N.,   “ P se u d o   No ise   se q u e n c e s  f o r  e n g in e e rs ,”   IET   T ra n s.,   J .   El e c tro n ics   &   Co mm u n ica ti o n   En g in e e ri ng ,  8 :  7 9 - 8 7 ,   1 9 9 6 .   [8 ]   S a if   A lz a h ir  a n d   A rb e r  Bo rici,   “ A n   in n o v a ti v e   lo ss les s  c o m p re ss io n   m e th o d   f o r  d isc re te - c o lo r  im a g e s ,”     Ima g e   Pro c .   IEE E  T ra n s . ,   2 :  4 4 - 5 6 ,   2 0 1 5 .   [9 ]   Ra m e sh   M u th iy a   ,   “ G o m a th y   Ba las u b ra m a n ian   ,   a n d   S u n d a ra ra jan   P a ra m a si v a m ,   P se u d o ra n d o m   No ise   S e q u e n c e   o f   Dig it a l  W a ter m a r k in g   A lg o rit h m   b a se d   o n   Disc re te  W a v e let  T ra n sf o rm   u sin g   M e d ica l  I m a g e , ”   T h e   In ter n a ti o n a l   Ara b   J o u rn a l  o f  I n fo rm a ti o n   T e c h n o l o g y ,   1 5 ,   No .   4 ,   2 0 1 8 .   [1 0 ]   Ro h it   T h a n k i,   V e d   V y a s  D w iv e d i,   a n d   Ko m a l  Bo risa g a r,   “ Ro b u st  W a ter m a r k in g   Tec h n iq u e   Us in g   Diffe re n t  W a v e let  De c o m p o siti o n   L e v e ls F o r  S ig n a t u re   Im a g e   P ro tec ti o n , ”   J o u rn a l  o f  ICT ,   1 6 ,   N o .   1 ,   p p :   1 5 7 - 1 7 4 ,   2 0 1 7 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.