Investigadores del INAOE desarrollan algoritmos para insertar marcas de agua en imágenes radiológicas
GR/INAOE/DICYT La creciente utilización de medios digitales y de la Internet tanto para el diagnóstico médico como para la comunicación entre especialistas de la salud supone un desafío en materia de resguardo de datos personales, protegidos por legislaciones nacionales e internacionales en la materia. Diversos contenidos médicos con información de pacientes surcan el ciberespacio constantemente. Todo un botín para los ciberpiratas y un reto para los especialistas de la salud y los hospitales.
Pero ya hay tecnologías encaminadas a proteger esta información. En el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) un grupo liderado por la Dra. Claudia Feregrino, investigadora de Ciencias Computacionales de este centro de investigación ubicado en Puebla, México, ya trabaja en el desarrollo de algoritmos para insertar marcas de agua digitales en imágenes radiológicas. Este proyecto surgió a raíz de que la investigadora desarrolló un Sistema de Imagenología para la red de hospitales navales en México, y vio la necesidad de proteger los datos de los pacientes.
La marca de agua digital –o watermarking en inglés—es una técnica para ocultar información en un medio digital, sea imagen, audio, video o texto, e impedir su uso ilícito. La información contenida en la marca de agua y la misma marca de agua pasan desapercibidas para cualquier usuario y sólo la persona autorizada para emplear el material puede conocer dicha información, comenta en entrevista la investigadora, quien obtuvo su doctorado en Ingeniería Electrónica con especialidad en Sistemas Digitales en la Universidad de Loughborough en el Reino Unido: “La idea es ocultar algún logo, texto o audio del propietario de la información en cualquier medio digital para impedir un uso ilegal. Podemos esconder imágenes en imágenes, texto en imágenes, audio en imágenes, hay muchas posibilidades”, añade.
Claudia Feregrino explica que el desarrollo de marcas de agua digitales ha cobrado auge en los últimos años “principalmente por el interés de las compañías que venden contenidos digitales. Estas grandes compañías son las que invierten mucho en la investigación en este tema. Se prevé que muchas aplicaciones novedosas de las marcas de agua surgirán para rastrear a compradores originales de contenidos digitales, conocer las preferencias de usuarios de televisión digital y ofrecer publicidad dirigida, entre otras.”
A diferencia de la criptografía, en la marca de agua digital el mensaje oculto puede pasar por completo desapercibido para quien obtiene ilegalmente un material: “En la criptografía uno codifica la información de tal manera que cuando se transmite y alguien la intercepta, se puede dar cuenta de que hay información pero que está codificada. Cuando uno manda un archivo con marcas de agua digitales nadie se da cuenta de que hay algo ahí adentro.”
Hay varias técnicas para el desarrollo de marcas de agua digitales. La más sencilla y común es la esteganografía, que consiste en esconder la información en el dominio espacial, dice Claudia Feregrino, y abunda: “Es una forma fácil de hacerlo y la información pasa desapercibida pero, si hay cualquier modificación a ese medio --lo que nosotros llamamos ‘ataque’--, se borra la información o se distorsiona de tal forma que ya no se puede obtener. Ahora, si queremos que la marca sea robusta ante ataques --un ataque puede ser alguna manipulación a una imagen, sea intencional o no-- se inserta la información pero en el dominio de la transformada y se usa transformada wavelet o transformada coseno”.
La investigadora del INAOE añade que el proyecto dio inicio hace un año y que se encaminó específicamente al desarrollo de marcas de agua digitales en imágenes radiológicas, aunque ya están explorando la posibilidad de insertarlas también en video y audio. Agrega que su equipo ha estudiado la forma de ocultar información en imágenes radiológicas sin modificarlas porque cuando se inserta la marca de agua en una imagen puede haber pequeñas alteraciones, pero hay métodos que pueden revertir los cambios.
“Lo que nosotros buscamos –señala-- es insertar la marca de agua en la imagen radiológica de la manera más imperceptible posible para que no interfiera con el diagnóstico médico. Hay métodos reversibles con los cuales uno oculta información y la imagen cambia, pero se puede extraer la información y después recuperar la imagen original. Esto, por supuesto, tiene un precio, ya que la capacidad de inserción real de los algoritmos disminuye considerablemente porque se tiene que insertar información de control.”
El equipo de la Dra. Feregrino ya comenzó a insertar marcas de agua en video para llevar a cabo sincronización temporal, lo que permite detectar si un video fue modificado. También trabaja en marcas de agua para audio, “pensando en que muchos radiólogos graban sus diagnósticos y suben la grabación al sistema junto con las imágenes. Para que esa grabación vaya segura y saber que es fiel hay que insertarle su marca.”
Finalmente, informa que para la realización de este proyecto ya contactó al Instituto Tlaxcalteca de Asistencia Especializada a la Salud, donde ya tienen instalado un sistema PACS, que es un sistema de comunicación y almacenamiento de imágenes. El interés es agregar la parte de seguridad al sistema que utilizan los médicos que interpretan datos remotamente, entonces las imágenes de los pacientes y los estudios salen de ahí a través de Internet, por eso es importante la seguridad. También ya han publicado varios resultados en revistas internacionales y han solicitado patentes para el INAOE en Estados Unidos, una para video y otra para audio.