CN102750468A

CN102750468A - 基于信息隐藏的遥感影像附属文件隐藏方法

Info

Publication number: CN102750468A
Application number: CN2012101394410A
Authority: CN
Inventors: 朱长青; 王宇; 邹秀珍; 张旭; 任娜
Original assignee: NANJING JIYIN INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NANJING JIYIN INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开了一种基于信息隐藏的遥感影像附属文件隐藏方法，它包括附属文件的转换、置乱和信息隐藏。其特征是：将待嵌入附属文件中的数据信息转化为0、1的二进制数据流，并将这些二进制流数据依次存储在的二维数组中，再对每个数组进行几次Arnold置乱，最后将变换后的矩阵按照BPCS算法隐藏到遥感影像中去。此发明能使得遥感影像数据与附属信息融为一体，消除遥感影像数据与附属文件分离而产生的安全隐患，提高数据的安全性；同时减少数据存储空间，提高数据的存储管理效率。使用此发明在遥感影像遭受灰度修改、椒盐噪声、随机噪声及数据删除等攻击时仍然保证恢复的附属信息没有变化，认证结果具有很好的稳定性。

Description

基于信息隐藏的遥感影像附属文件隐藏方法

技术领域

本发明属于地理信息版权保护领域，具体涉及一种针对遥感影像附属文件的转换、置乱和信息隐藏的方法，以消除遥感影像数据与附属文件分离而产生的安全隐患，提高数据的安全性；同时减少数据存储空间，提高数据的存储管理效率。

背景技术

遥感影像的附属文件作为遥感影像的重要组成部分，担负着描述遥感影像参数的作用，如遥感影像的拍摄时间、数据行列数、波段数，并包括了遥感影像的基础配准点（包括Point_ID、Latitude、Longitude、Height、Across、Along Residual、Residual）等参数。目前，遥感影像附属信息是以配对的遥感影像同名作为命名方式存储在专门的文本文件中。附属信息作为遥感影像的重要描述及定位信息，一旦丢失，影像将无法使用，这样将会给遥感影像带来无法挽回的损失。另外，专门的外部存储也会给遥感影像附属信息的管理带来较多的麻烦。从存储和使用的角度，希望文件尽量简洁而不复杂，管理使用方便，因此，研发一种面向遥感影像附属文件的隐藏方法势在必行，本发明的研究正是为了解决遥感影像数据与附属文件分离而带来的安全隐患和存储效率问题而提出来的。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前遥感影像数据与附属文件分离问题，提出一种基于信息隐藏的遥感影像附属文件隐藏方法，使得附属文件信息能够隐藏到遥感影像中，成为遥感影像不可分离的一部分。

为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：一种基于信息隐蔽的遥感影像附属文件隐藏方法，包括以下步骤：

（1）数据转换:将待嵌入的文本数据转化为0、1的二进制数据流；将所得的二进制流数据依次存储在8×8的二维数组中，如果有多余的数据不能填满一个8×8数组的，数组剩余元素将用一个1和0代替；

（2）数组置乱：对每个8×8数组进行Arnold置乱变换；对于经过Arnold变换呈现“随机”化分布的矩阵，计算8×8矩阵的复杂度的统计特性；

（3）附属信息隐藏：分别将隐秘信息和载体图像全部转化成循环码表示的8×8小块，计算每个隐秘信息和载体图像位平面小块的复杂度；分别对两个存储位平面小块的复杂度数组排序，按照从低到高的次序排序；选择秘密信息中位平面小块复杂度，分别将其和载体图像中位平面小块置换；根据具体的配对表将改动后的载体数据更新，并恢复为灰度图像。

数组置乱在将8×8的位平面小块嵌入前进行四次Arnold变换，在恢复附属信息时进行两次Arnold变换。

本发明基于信息隐藏建立的遥感影像附属文件隐藏方法，消除遥感影像数据与附属文件分离而产生的安全隐患，提高数据的安全性,可以很好的抵抗如灰度修改、椒盐噪声、随机噪声、数据删除攻击等方式；同时减少数据存储空间，提高数据的存储管理效率。该方法鲁棒性强，可用于遥感影像安全管理和高效存储服务中。

附图说明

图1是本发明种基于信息隐蔽的遥感影像附属文件隐藏方法的流程图。

图2是实施例选用的一幅原始遥感影像。

图3是图2的附属信息。

图4是附属信息经四次Arnold变换后的复杂度直方图。

图5是隐秘信息隐藏到图2后的影像。

图6是恢复的附属信息和原始附属信息的对比。

图7是影像数据遭受攻击之后所恢复的附属信息和原附属信息的对比。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例选择单波段的遥感影像数据为实验数据，针对附属文件的转换、置乱和信息隐藏的整个过程，给出本发明的一个实施例，进一步详细说明本发明。

如图2，本实施例选择一幅1700×1000的单通道遥感影像数据作为实验数据，数据格式为geotif。

1. 数据转换

步骤一、输入待嵌入的附属文件信息，将其转化为0、1的二进制数据流。本实例遥感影像附属信息如图3。

步骤二、并将这些二进制流数据依次存储在8×8的二维数组中，如果有多余的数据不能填满一个8×8数组的，数组剩余元素将用一个1和0代替。

2．数组置乱

步骤一、对每个8×8数组进行Arnold置乱。对于一个M×N的矩阵，变换的定义如下：

表示某个元素在原矩阵中的位置，则表示该元素在变换后的矩阵中的位置。Arnold变换具有周期性的特点，当迭代一定的次数时，就会重新得到新矩阵，例如假设N等于2，矩阵为，经过几次Arnold变换矩阵为：

可以看出，变换三次之后，矩阵变回原样。即时N＝2时，变换周期为3.本实例是采用8×8的位平面小块嵌入，在附属文件信息嵌入前进行四次Arnold变换得到隐秘信息。

步骤二、对于经过Arnold变换呈现“随机”化分布的矩阵，计算8×8矩阵的复杂度的统计特性。经过4次Arnold变换后的复杂度直方图（如图4）现往中度复杂度集中的趋势，从而使得下一步的隐藏结果对图像的改动更小。

3．附属信息隐藏

步骤一、分别将隐秘信息和载体图像（图1）全部转化成循环码表示的8×8小块；

步骤二、分别计算每个隐秘信息和载体图像位平面小块的复杂度，并分别将每个位平面小块的复杂度和位平面小块的编号存到数组里，以便后面的计算之用；

步骤三、分别对两个存储位平面小块的复杂度数组排序，按照从低到高的次序排序；

步骤四、选择秘密信息中位平面小块复杂度为0的小块，分别将其和载体图像中位平面小块复杂度为0的置换，在此过程中，置换和载体小块必须完全相同（如都为0或者1），随机选择小块置换，置换后将相关联的两个位平面小块删除。

步骤五、复杂度为1的位平面小块开始与相同的载体图像位平面小块对比，相同位置上信息相同记为0，否则为1；选取出对比结果小于10的作为替换的载体小块，并分别将相关联的位平面小块从带嵌入配对序列中删除；

步骤六、从剩下的秘密信息小块和载体图像位平面小块中选取复杂度相同的小块作对比，将结果排序，选出对比的结果最小的两个小块作为隐秘和载体小块。

步骤七、根据具体的配对表将改动后的载体数据更新，并恢复为灰度图像。

图7列出了影像数据遭受攻击之后所恢复的附属信息和原附属信息的对比。

Claims

1.一种基于信息隐蔽的遥感影像附属文件隐藏方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）数据转换:

将待嵌入的文本数据转化为0、1的二进制数据流；

将所得的二进制流数据依次存储在8×8的二维数组中，如果有多余的数据不能填满一个8×8数组的，数组剩余元素将用一个1和0代替；

（2）数组置乱：

对每个8×8数组进行Arnold置乱变换；

对于经过Arnold变换呈现“随机”化分布的矩阵，计算8×8矩阵的复杂度的统计特性；

（3）附属信息隐藏：

分别将隐秘信息和载体图像全部转化成循环码表示的8×8小块，计算每个隐秘信息和载体图像位平面小块的复杂度；

分别对两个存储位平面小块的复杂度数组排序，按照从低到高的次序排序；

选择秘密信息中位平面小块复杂度，分别将其和载体图像中位平面小块置换；

根据具体的配对表将改动后的载体数据更新，并恢复为灰度图像。

2.根据权利要求1所述的基于信息隐蔽的遥感影像附属文件隐藏方法，其特征在于：所述数组置乱在将8×8的位平面小块嵌入前进行四次Arnold变换，在恢复附属信息时进行两次Arnold变换。