一种利用遥感影像进行海量信息隐藏的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用遥感影像进行海量信息隐藏的方法，属于模式识别中的信息隐藏及信息科学中的数据加密领域，其将海量机密文件存储到遥感影像文件中，具有较强的隐蔽性，本发明专利技术将数据仅存储在影像文件的特征区域内，隐藏数据事先经过随机数加密，保持携密图像的带密位仍具有原始图像特征，使得携密后的图像不仅在外观上影像甚微，从而有效地防止这类图像被识别与解密，为私有信息的存储与传递提供安全保障。此外本发明专利技术还提供了一种基于该海量信息隐藏的方法的遥感影像隐藏信息提取方法，能有效提取隐藏信息，提取方法简单，易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以遥感影像为载体进行海量信息隐藏并加密的方法，属于模式识 别中的信息隐藏及信息科学中的数据加密领域。
技术介绍
信息隐藏技术是数字化信息时代信息安全领域的重要方向，信息隐藏技术是利用 载体信息的冗余性，将秘密信息隐藏于普通载体数据(文本、图像、视频、音频等)之中，通 过普通载体数据的发布而将秘密信息发布出去，可以避免引起其他人注意，从而具有更大 的隐蔽性和安全性，十分容易逃过拦截者的破解。近年来，计算机技术和网络通信的迅速发展使得人们可以很容易的通过计算机存 储介质、互联网以及通信网络传输数据。为了保证数据传输的安全性，在并不安全的网络上 传送机密数据，方法之一就是在发送前将数据加密，然后在接收端解密。然而这些加密数据 如果不利用一些宿主文件而是单独直接地传递，往往容易引起怀疑。而利用图像文件携带 加密数据更为隐蔽，更具有欺骗性，因为它表现为一幅有意义的图像，而不是杂乱无章的2 进制代码。目前被广泛使用的在数字图像中隐藏数据的方法是空间域的LSB方法，信息被嵌 入到每个像素值的最低有效位，这种方法的优点是简单易行，隐藏容量较大，不可见性好， 但可靠性较差，嵌入的信息可以通过某些方法鉴别出来。因为对于图像来说，被加入的加密 数据是一种人为噪声，在这些加密位上会丢失图像的特征(如轮廓、纹理、形状等)一种检 测方法是将11位图像N个波段每个像元所占用IlN个位全部分离出来，形成IlN幅二值图 像，比较这IlN幅图像与原始图像的特征差别，很容易发现携密图像，因为该图像的特征与 原始图像不符。另外，随着计算机、网络的普及，BMP(位图文件格式)、JPG(联合图像专家组)、 GIF(图像交换格式)三种图像格式已被广泛使用，以图像为掩体的信息隐藏，所采用的图 像格式主要是以上三种。以普通图像为载体在信息隐藏的不可见性方面能取得较好的效 果，但其面临的主要问题是嵌入信息量小。以24位BMP格式的图像文件为例，其数据组织 方式为定长文件、信息结构，各像元3个通道上的亮度值(每个像元占3个字节)，一幅 1200X1500的24位真彩色BMP图像约5. 3MB，截获每一字节的后三位用来存储加密数据，携密比为37. 5%，最多可携带2MB信息，显然无法满足海量信息隐藏的需求。自20世纪60年代以来遥感技术迅速发展，它改变了人类认识地球，了解地球的角 度和方式。随着计算机技术、光学感应技术以及测绘技术的发展，遥感技术也从以飞机为主 要载体的航空遥感发展到以航天飞机、人造地球卫星等为载体的航天遥感，极大地拓展了 人们的观测视野，丰富了对地观测信息的来源，遥感影像逐渐成为一种常见的数字图像。遥 感影像具有信息量丰富的特点，以IKONOS影像产品为例，该产品皆是以libit来储存，因 此每个像元有2048阶灰度值，而传统以Sbit存储的影像只有256个灰度级。IKONOS影像 提供使用者更为丰富的色彩信息，于对比度较低的影像以及阴影区域等细节辨别有很大帮助。一景1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像可携带大约1. 5G数据，因此可用于隐藏 海量信息。本专利技术以遥感影像为载体，通过改进LSB方法，实现了海量信息的加密隐藏。
技术实现思路
本专利技术要解决技术问题是克服现有技术的上述不足，提供一种利用遥感影像进 行海量信息隐藏的方法。为了解决以上技术问题，，包括以下 步骤第一步、设定待隐藏数据字节中二进制数码存入隐藏数据存储区的位序，将该位 序称之为位置密码；第二步、读取作为隐藏载体的遥感影像数据，将所述遥感影像每个像元像素值的 字节低端预定位作为待隐藏数据存储位；第三步、在遥感影像像元像素值的隐藏数据存储位以外任取一位作为隐藏数据筛 位，遥感影像各像元像素值的隐藏数据筛位构成一副二值图像，遥感影像各像元的隐藏数 据筛位的0区或1区作为隐藏数据筛区；第四步、以所述遥感影像各像元像素值的待隐藏数据存储位对应所述隐藏数据筛 区的区域作为隐藏数据存储区；第五步、按照位置密码的顺序读取隐藏数据形成的二进制数据流，按序存入所述 隐藏数据存储区内。第六步、对隐藏信息后的遥感影像采用游程编码压缩算法进行无损压缩。本专利技术利用图像携带密文(隐藏数据)的基本思路如下在计算机存储的文件中，数据字节内二进制数码之间位序具有一定的实际意义。 例如，计算机在处理有符号数时，通过其最高位来标识当前数的正负；有些信息在存储时， 一个或几个二进制位能够组成的独立数据项。如果将用户要加密的数据文件按照字节内 二进制数码的排列顺序依次存储到密位，每个二进制位不是独立的存在，可能存在某种关 系，这样就有利用前面的二进制位推断后面的可能，降低加密文件的安全性。为解决该问 题，本专利技术利用随机数列(位置密码)变换数据字节中二进制数码存入隐藏数据存储区的 位序。对于假彩色合成的3多波段遥感图像，不按次序进行携密，采用一个随机生成的8 位置密码，如85213647，表示852位存储于R3 (红波段低端后三位)中，136位存储于G3 中，47位存储于B2中。如果遥感影像有7个波段，不妨表示为ABCDEre波段，各波段存储 A3B3C2D2E2F2G2位(16位，2个字节)，仍然用8位密码，表示某个字节的各位按如下方案分 解 852- > A3,136- > B3，47_ > C2，85_ > D2，21_ > E2，36_ > F2，47_ > G2。经位置密码 变换存储位序后，二进制位之间不存在任何关系，进一步提高了加密文件的安全性。此外， 该过程完成了对隐藏数据的加密。遥感影像是一种栅格图像，对于多波段遥感影像，最常用的记录方式是将一幅图像按行、列划分为若干个像元，顺序地记录每个像元的不同波段的亮度值。如果每个波段存 储一副影像，那么各波段影像均以二维矩阵形式存储；如果多波段的影像叠合在一块，那么 遥感影像以三维矩阵形式存储。以11位IKONOS影像产品中4米分辨率多光谱影像为例，其 数据组织方式为定长文件头、信息结构、各像元3个波段(红、绿、蓝)的亮度值(每个像元占3X 11个字节)，可以表示的颜色总数为211X211X211 = 8589934592种，肉眼或一般的计算机检测根本无法分辨这些颜色间的细微差别。因此，可以设想，将这些颜色通道的低位 将这些颜色通道的低位截获，用来存储被加密的数据文件，而对原始图像的效果不会造成 明显的影响。对某一个波段像元来说，它表示的数据范围为O 2"-1，如果后(低端)5位 作为隐藏数据存储位，用来存储隐藏数据，对原始图像来说是一种噪声，噪声值范围为O 25_1，平均影响强度为25/2" = 1. 57%，由于像素灰度值的后五位对图像质量影响小，因此 最终对图像的影响强度远低于1. 57%。因而在携密前后图像文件表象上几乎没有变化，肉 眼或普通的计算机检测方法很难分辨出如此细微的颜色差别，这就是利用图像携带密文的 基本思想。这种方法不但具有较强的隐蔽性，而且具有携密容量大的特点。因为遥感影像 文件一般都很大，携带加密数据比率为5/11，一景1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像 大约1. 5GB，可携带0. 68GB加密数据(相当于3. 65亿字的文本文件)，完全可以满足海量 信息隐藏的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用遥感影像进行海量信息隐藏的方法，包括以下步骤：第一步、设定待隐藏数据字节中二进制数码存入隐藏数据存储区的位序，将该位序称之为位置密码；第二步、读取作为隐藏载体的遥感影像数据，将所述遥感影像每个像元像素值的字节低端预定位作为待隐藏数据存储位；第三步、在遥感影像像元像素值的隐藏数据存储位以外任取一位作为隐藏数据筛位，遥感影像各像元像素值的隐藏数据筛位构成一副二值图像，遥感影像各像元的隐藏数据筛位的０区或１区作为隐藏数据筛区；第四步、以所述遥感影像各像元像素值的待隐藏数据存储位对应所述隐藏数据筛区的区域作为隐藏数据存储区；第五步、按照位置密码的顺序读取隐藏数据形成的二进制数据流，按序存入所述隐藏数据存储区内；第六步、对隐藏信息后的遥感影像采用游程编码压缩算法进行无损压缩。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王结臣，陈刚，于庆，马劲松，蒲英霞，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]