Pesquisadores do INAOE desenvolvem algoritmos para inserir marcas d’água em imagens radiológicas

GR/INAOE/DICYT A crescente utilização de meios digitais e da internet, tanto no diagnóstico médico como na comunicação entre especialistas da saúde, significa um desafio em matéria de proteção dos dados pessoais, amparada por legislações nacionais e internacionais. Diversos conteúdos médicos com informação de pacientes navegam pelo ciberespaço constantemente: um prato cheio para os ciberpiratas e um desafio para os especialistas da saúde e hospitais.

Mas existem tecnologias para a proteção desta informação. No Instituto Nacional de Astrofísica, Ótica e Eletrônica (INAOE), um grupo liderado pela Dra. Claudia Feregrino, pesquisadora de Ciências Computacionais do INAOE, localizado em Puebla, México, já trabalha no desenvolvimento de algoritmos para inserir marcas d’água digitais em imagens radiológicas. Este projeto surgiu a causa de um Sistema de Imagenologia desenvolvido pela pesquisadora para a rede de hospitais navais do México, quando notada a necessidade de se proteger os dados dos pacientes.

A marca d’água digital – ou watermarking, em inglês – é uma técnica utilizada para ocultar informação em um meio digital, seja imagem, áudio, vídeo ou texto, impedindo seu uso ilícito. A informação contida nesta, assim como a própria marca d’água, passam desapercebidas por qualquer usuário e somente a pessoa autorizada para usar o material pode ter acesso à informação, comenta em entrevista a pesquisadora, quem cursou seu doutorado em Engenharia Eletrônica com especialização em Sistemas Digitais na Universidade de Loughbourough, na Inglaterra: “A idéia é ocultar logo, texto ou áudio do proprietário da informação em qualquer meio digital para impedir seu uso ilegal. Podemos esconder imagens em imagens, texto em imagens, áudio em imagens, enfim, existem muitas possibilidades”, completa.

Claudia Feregrino explica que o desenvolvimento de marcas d’água digitais está em alta nos últimos anos, “principalmente pelo interesse das companhias que vendem conteúdos digitais. Estas grandes empresas são as que mais investem em pesquisa sobre o tema. Prevê-se que muitas das novas aplicações das marcas d’água surgirão para rastrear compradores originais de conteúdos digitais, descobrir as preferências de usuários de televisão digital e oferecer publicidade dirigida, entre outras.”

Diferentemente da criptografia, na marca d’água digital a mensagem oculta pode passar de maneira completamente desapercebida para quem obtêm ilegalmente um material: “Na criptografia alguém codifica a informação de tal maneira que, quando transmitida e interceptada por outra pessoa, sabe-se que existe informação, mas que está codificada. Quando são enviados arquivos com marcas d’água digitais ninguém se dá conta de que existe algo lá dentro”.

Várias são as técnicas para o desenvolvimento de marcas d’água digitais. A mais simples e comum é a esteganografia, que consiste em esconder a informação no domínio espacial, diz Claudia Feregrino, que destaca: “É uma forma fácil de fazê-lo e a informação passa desapercebida, mas em caso de modificação do meio – o que chamamos de ‘ataque’ – a informação é apagada ou distorcida, de forma que já não se pode obter-la. Agora, se queremos que a marca seja resistente à ataques – um ataque pode ser alguma manipulação de imagem, seja intencional ou não – a informação é inserida, mas no domínio da transformada, e se utiliza transformada wavelet ou transformada cosseno”.

A pesquisadora do INAOE diz que o projeto iniciou-se há um ano, especificamente encaminhado ao desenvolvimento de marcas d’água digitais em imagens radiológicas, apesar de ainda explorar-se a possibilidade de inseri-las também em vídeo e áudio. Agrega que sua equipe estudou a forma de ocultar informação em imagens radiológicas sem modificá-las porque, uma vez inserida, a marca d’água pode sofrer pequenas alterações, ainda que existam métodos para reverter essas alterações.

“O que buscamos – assinala – é inserir a marca d’água na imagem radiológica da maneira mais imperceptível possível, para que não interfira com o diagnóstico médico. Existem métodos reversíveis com os quais alguém oculta informação e a imagem muda, mas se pode extrair a informação e depois recuperar a imagem original. Isso, claro, tem seu preço, já que a capacidade de introdução real dos algoritmos diminui consideravelmente quando inserida informação de controle”.

A equipe da Dra. Feregrino já começou a inserir marcas d’água em vídeo para realizar uma sincronização temporal, o que permite identificar se um vídeo foi modificado ou não. Também trabalha em marcas d’água para áudio, “pensando que muitos profissionais da radiologia gravam seus diagnósticos e colocam a gravação no sistema junto com as imagens. Para que essa gravação seja segura e para que se saiba que é fiel, é necessário inserir sua marca”.

Finalmente, informa que para a realização deste projeto entrou em contato com o Instituto Tlaxcalteca de Assistência Especializada à Saúde, onde já está instalado o PACS, um sistema de comunicação e armazenamento de imagens. O interesse é agregar a parte de segurança ao sistema que utilizam os médicos que interpretam dados remotamente e às imagens dos pacientes e os estudos que saem daí através da internet, e por isso é importante a segurança. Também publicaram vários resultados em revistas internacionais e solicitaram patentes para o INAOE nos Estados Unidos, uma para vídeo e outra para áudio.