一种加密域卫星图像信息隐藏方法与流程

1.本发明涉及一种加密域卫星图像信息隐藏方法，属于通信(如数据通信技术等)领域。


背景技术：

2.数据分为原始数据、压缩域数据、加密域数据，因此，信息隐藏也分为卫星原始数据的信息隐藏，卫星压缩域信息隐藏、卫星加密域信息隐藏。
3.随着信息安全的发展，卫星数据加密越来越重要，在卫星加密域进行信息隐藏可以充分利用加密数据传输更多的信息，不影响解密和载体恢复。
4.主要技术内容：基于图像数据加密和信息隐藏编码，达到加密域卫星图像信息隐藏的目的。目前加密域信息隐藏方法主要分为加密前信息隐藏，加密中信息隐藏，加密后信息隐藏。文献中的加密域信息隐藏的加密方法大多数是知道的，或经过了特殊的加密运算，可以说是进行信息隐藏时假设知道具体的加密方法是什么。如果进行信息隐藏时只知道加密后的数据，不知道具体方法是什么，无法事先对图像进行编码，此时要进行信息隐藏只能利用加密后的数据本身的特性，无法利用原图像的特性，要提高隐藏容量则难度更大。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，利用加密后的数据特征和信息编码，进行信息隐藏，不需要事先知道加密方法，隐藏容量能够根据门限进行调节，接收端解隐藏后可以正常解密图像。典型隐藏容量可在12.5％到50％之间，psnr介于30db-50db，适用于各类图像加密传输系统。
6.本发明的技术方案是：一种加密域卫星图像信息隐藏方法，包括：
7.1)对加密域卫星图像进行格式编排，得到8比特量化的图像a；
8.2)对图像a的任一像素值a进行比特提取，得到高位十进制数f1和低位十进制数f2；
9.3)计算f1和f2的差值，如果差值绝对值小于等于门限t，标记s＝0；如果差值绝对值大于门限t，标记s＝1；
10.4)将图像a的像素值a最低位变为s后，生成图像c的像素值a`；
11.5)把数据b嵌入图像c的像素值a`中，得到图像d的一个像素值；
12.6)对图像a的每个像素值进行步骤2)-5)，得到图像d，将图像d存储并传输；
13.7)接收端对图像d进行逆处理得到恢复的数据b；
14.8)对图像d进行逆处理得到恢复的加密图像a。
15.所述高位十进制数f1和低位十进制数f2的获取方法为加权求和。
16.所述高位十进制数f1和低位十进制数f2的获取方法为加权求和的具体方法如下：
17.f1＝8*a8 4*a7 2*a6 a5
18.f2＝8*a4 4*a3 2*a2 a1
19.其中图像a像素值从高位到低位表示为：a8,a7,a6,a5,a4,a3,a2,a1。
20.所述门限t＝0～15。
21.接收端对图像d进行逆处理得到恢复的数据b，包括：
22.图像d的每个像素比特为d8,d7,d6,d5，d4,d3,d2,d1；
23.如果d1＝0，那么取出图像d每一个像素的d4,d3,d2；得到b3,b2,b1；如果d1＝1，那么取出图像d每一个像素的d3,d2；得到b2,b1；
24.对图像d的每个像素值进行上述处理，依次恢复数据b的所有比特。
25.对图像d进行逆处理得到恢复的加密图像a，包括：
26.若d1＝0，则把图像d每一个像素的d4,d3,d2,d1，置为d8,d7,d6,d5，得到恢复的加密图像a的一个像素值；若d1＝1，则把图像d每一个像素的d4,d3,d2,d1保持不变，得到恢复的加密图像a的一个像素值；
27.对图像d的每个像素值进行上述处理，得到恢复的加密图像a。
28.所述把数据b嵌入图像c的像素值a`中，得到图像d的一个像素值，包括：
29.如果s＝0，选取三比特数据b，用b3,b2,b1直接替换图像c像素值a`的比特c4,c3,c2后，得到图像d的一个像素值，且d1＝c1＝s；
30.如果s＝1，选取两比特数据b，用b2,b1直接替换图像c像素值a`的比特c3,c2后，得到图像d的一个像素值，且d1＝c1＝s。
31.所述把数据b嵌入图像c的像素值a`中，得到图像d的一个像素值，包括：
32.如果s＝0，选取三比特数据b，用b3,b2,b1直接替换图像c像素值a`的比特c4,c3,c2后，得到图像d的一个像素值，且d1＝c1＝s不变；
33.如果s＝1，选取两比特数据b，用b1直接替换图像c像素值a`的比特c2，得到图像d的一个像素值，且d1＝c1＝s不变。
34.所述把数据b嵌入图像c的像素值a`中，得到图像d的一个像素值，包括：直接用数据b替换图像c像素值a`对应的低位比特。
35.本发明与现有技术相比的有益效果在于：
36.(1)本发明打破常规思维，把基于加密域图像本身的特点与信息隐藏结合起来；克服了传统方法不能兼顾隐藏效果与隐藏容量的矛盾；
37.(2)本发明把加密数据中的特征提取出来，基于门限和数据标记实现了新的信息隐藏，增大了隐藏容量，提高了隐藏恢复的图像质量；
38.(3)本发明提出的加密域信息隐藏方法，能用于卫星加密域的信息隐藏，也可用于地面等场合基于序列加密算法的加密体制。
39.(4)本发明提出的隐藏方法，典型信息隐藏嵌入容量可以根据门限t进行选择与调整，解决了用一种方法就可适用多类型不同容量信息隐藏的难题；也可以简化到常规的最低有效位替换法，直接达到12.5％的隐藏容量。
40.(5)本发明恢复图像质量高，隐藏后图像与原图像相比，psnr可以优于30db，典型值可达35-50db，甚至更高。在隐藏容量12.5％左右，可以调整门限t做到载体近无损或无损，这样不限于图像数据，也不限于加密数据，一般数据可以看成加密的特例(数据与0进行加密运算)。
附图说明
41.图1为本发明方法流程图。
42.图2为部分仿真结果,信息用随机数。左上角为原始图像，右上角为加密后图像，左下角为加密后信息隐藏后图像，右下角为解密后图像。
具体实施方式
43.为了验证本文提出的算法的性能，仿真实验中图像采用了大小为512
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512的8比特灰度图像，加密后用本发明方法进行信息隐藏传输与恢复。
44.本发明一种加密域卫星图像信息隐藏方法，步骤如下：
45.1)对加密域卫星图像进行格式编排，得到8比特量化的图像a；
46.2)对图像a像素值进行比特提取，得到高位十进制数f1和低位十进制数f2；
47.所述高位十进制数f1和低位十进制数f2的获取方法为加权求和；
48.f1＝8*a8 4*a7 2*a6 a5
49.f2＝8*a4 4*a3 2*a2 a1
50.其中图像a像素值从高位到低位表示为：a8 a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1；
51.3)计算f1和f2的差值，如果差值绝对值小于等于门限t，标记s＝0；如果差值绝对值大于门限t，标记s＝1，其中t＝0～15；
52.4)图像a像素值最低位变为s，得到图像c像素值，比特为从高位到低位为c8,c7,c6,c5,c4,c3,c2,c1＝a8,a7,a6,a5,a4,a3,a2,s；
53.5)把数据b嵌入图像c像素中，数据b的比特从高位到低位为b6,b5,b4,b3,b2,b1，得到图像d像素值；把数据b嵌入图像c像素中步骤如下：(另外两种把数据b嵌入图像c像素中步骤类似)
54.如果s＝0，那么用b3,b2,b1直接替换图像c像素值的比特c4,c3,c2；比特d4,d3,d2＝b3,b2,b1,比特d1＝c1＝s不变；
55.如果s＝1，那么用b2,b1直接替换图像c像素值的比特c3,c2，比特d3,d2＝b2,b1，比特d1＝c1＝s不变；
56.6)将图像d存储并传输；
57.7)接收端对图像d进行逆处理得到恢复的数据b,具体如下:
58.如果d1＝0，那么取出图像d的比特d4,d3,d2；得到比特b3,b2,b1；
59.如果d1＝1，那么取出图像d的比特d3,d2；得到比特b2,b1；
60.8)对图像d进行逆处理得到恢复的图像a，具体如下：
61.若d1＝0，则把图像d的比特d4,d3,d2,d1，置为比特d8,d7,d6,d5，得到恢复的加密图像a；
62.若d1＝1，则把图像d的比特d4,d3,d2,d1保持不变，得到恢复图像a。
63.本发明提出一种加密域卫星图像信息隐藏方法，能在图像加密数据中嵌入较多的秘密信息数据，嵌入秘密数据后的加密图像仍具有随机特性，视觉看不出差异。
64.利用本发明提出的方法，可实现任意序列加密图像、其他序列加密数据的信息隐藏。隐藏容量可根据门限进行调节，典型容量介于12.5％到50％之间。
65.信息隐藏后图像和原始加密图像psnr可达32-51db。若对s进行压缩，则信息隐藏
后图像和原始加密图像psnr可51db至无穷大。
66.本发明提供了一种加密域卫星图像数据信息隐藏的方法，通过创新，解决了图像、其他图像或数据信息高效率高质量隐藏传输的难题，满足了用户进行多类型信息安全传输的实际需要，也解决了在卫星数据传输系统加密传输秘密信息的关键技术。该方法增加了卫星数据传输的容量，扩大了卫星信息隐藏的用途，具有软硬件可实现性。在卫星、星地数据传输、地面信息传输系统中具有实用价值，
67.本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。