一种隐真示假卫星数据传输方法

摘要

本发明提出了一种隐真示假卫星数据传输方法，是为了解决数据传输的安全保密问题而提出的。经过该方法处理后，卫星图像数据看起来是另外的图像数据，卫星秘密数据隐藏在其中；传输数据接收后直接得到的是经过发端处理后的“假数据”，但收端可以根据“假数据”正确恢复真实的卫星图像数据和秘密数据。该方法基于信息隐藏和图像处理，在信息传输过程中起到隐真和示假的作用，同时具有信息伪装、隐藏、保密和防截获的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据传输的方法，特别涉及一种把要传输的图像数据的真 实的分辨率、真实的内容隐藏起来，以另外的图像数据形式传输，数据量不增 加，别人收到的是假数据，从而保护了真实数据的传输，属于通信(如数据通 信技术等)领域。

背景技术

当前的社会是个信息的社会，信息的安全问题成了日益迫切的问题，信息 隐藏也称为数据隐藏是信息安全的一个重要分支，利用人类的视觉冗余将秘密 信息嵌入到载体中，从而达到安全传输秘密信息的目的。

隐真示假传输技术，国内没有专门的研究，目前空间飞行器也没有应用。 隐真示假传输技术应用到空间就是对空间系统的信息传输“设防”，“平战结合”， 军民融合，可以利用民用卫星传输秘密信息，也可把秘密信息变成其它不敏感 信息进行隐真传输，不暴露我方真实意图。

随着科技的发展，图像数据的高效传输以及传输的安全变得越来越重要。 通过信息隐藏技术可以做到在不改变图像大小的情况下，在图像中嵌入秘密信 息，从而实现秘密信息和图像的传输。另一方面，对于遥感图像、医学图像和 法律图像等，要求在提取秘密信息后载体图像能够高质量恢复。

信息隐藏通常被看作是一个通信过程，它的输入为待传输的秘密数据，信 道中传输的是公开的载体数据，接收到的则是隐藏有秘密信息的载体数据。

有关信息隐藏嵌入算法分为两大类：一是空域嵌入算法，二是变换域嵌入 算法。隐藏的数据量称为绝对隐藏容量或隐藏容量，隐藏的数据量与载体数据 量之比称为相对隐藏容量或嵌入率，一般相对隐藏容量远远小于1。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种隐真示假卫星 数据传输方法，解决了数据传输的安全保密问题，该方法基于信息隐藏和图像 处理，在不改变数据量，不改变数据格式的情况下，进行正常的数据传输，提 高了卫星数据传输系统的传输安全性。

本发明的技术方案：一种隐真示假卫星数据传输方法，步骤如下：

1)根据待传输的卫星图像A的大小，生成一幅同大小的图像B，或从图 像库中选择一幅同卫星图像A大小相等的图像作为待传输的图像B，同时得到 图像B的标识数据；

2)用待传输的卫星图像A减去图像B，得到图像E，把图像E进行数据 压缩，得到图像E的压缩数据C；

3)把待传输的卫星图像A压缩，得到卫星图像A的压缩数据D，计算获 得卫星图像A的PSNR值；

4)以图像B作为载体图像，把上述压缩数据C、压缩数据D、图像B的 标识数据、卫星图像A的PSNR值、卫星秘密数据合并成一组数据，置乱后作 为秘密信息G隐藏到图像B中，得到含密图像B`；

5)对含密图像B`进行传输；

6)接收端对接收的含密图像B`提取出置乱后的秘密信息G，置乱恢复后 得到压缩后压缩数据C、压缩数据D以及图像B的标识数据、卫星图像A的 PSNR值，再进行解压缩处理，得到卫星图像A以及图像E，根据图像B的标 识数据逆向处理得到图像B；

7)把图像B和图像E进行加法运算，得到恢复的图像A1，同时，根据提 取出的压缩数据D解压缩得到另一个图像A2；

8)从图像A1和A2选择一种质量高的图像作为恢复得到原始的卫星图像 A；同时从置乱恢复后的数据中提取出卫星秘密数据。

步骤1)中根据待传输的卫星图像A的大小，生成一幅同大小的图像B的 具体步骤如下：

把卫星图像A的整体进行缩小处理得到小图像A3或者从卫星图像A的非 敏感区选择一小块作为小图像A3；之后把图像A3放大，得到与卫星图像A同 大小的图像作为图像B，小图像A3压缩后的数据作为图像B的标识数据。

步骤1)中从图像库中选择一幅同卫星图像A大小相等的图像作为待传输 的图像B的具体方法为：

根据图像A的大小和类型，从图像数据库中进行选择，选择同大小、同类 型的图像作为图像B，其中图像数据库事先由n种不同类型的伪装图像B1， B2，B3，….Bn组成，n为正整数；图像B在图像数据库的标号作为图像B的 标识数据。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

(1)目前的隐真示假技术如果基于常规的信息隐藏技术，则可以做到信息 隐藏，而无法做到载体隐藏，而本发明可以把信息、载体均隐藏；

(2)本发明把卫星图像数据本身以及卫星秘密数据组合在一起作为秘密信 息，隐藏在其它图像中进行传输，这幅图像是可公开的，别人难以知道隐藏的 真实图像信息。

(3)目前的隐藏信息方法有的可以做到“隐真”，但不容易做到“示假”；本 发明涉及一种把要传输的图像数据的真实性，如真实分辨率、真实内容隐藏起 来，以另外的图像数据形式传输，数据量不增加，别人收到的是假的数据，从 而保护了真实数据的传输。

(4)本发明所提出的方法隐藏秘密信息的容量可以根据需要做成固定的， 因此隐藏卫星秘密数据的量也可以事先设定，便于硬件实现。

(5)本发明把载体的隐藏与秘密数据的隐藏有机结合，技术方案独特，具 有载体的伪装性与秘密信息的隐蔽性，在隐藏的同时具有保密性和防截获性。

信息安全数据传输技术已经广泛应用于遥感卫星、空间探测器等航天器及 各类卫星数传系统，在今后必将得到更广泛应用。与此同时，对星上图像数据 传输的要求也越来越高。

附图说明

图1为本发明原理图；

图2为真实的卫星图像A；

图3为根据卫星图像A生成的待传输的图像B；

图4为从数据库中选取的待传输的图像B。

具体实施方式

为了验证本文提出的算法的性能，仿真实验中采用了大小为512×512的8 比特灰度卫星图像A和B两幅图像进行隐真示假传输与恢复，B为新生成的图 像。

真实图像为卫星图像A，如图2；载体图像B，如图2和图3。

一种隐真示假卫星数据传输方法，具体实施步骤如下：

1)根据待传输的卫星数据：512×512的8比特灰度图像A的大小，按预 定的技术途径生成一幅同大小的新图像B，或从图像库中选择一幅同大小的图 像作为待传输的新图像B,同时得到图像B的标识数据，图像B的标识数据约占 总图像数据的1/128；

2)用待传输的卫星图像A减去图像B，得到图像E，把图像E进行数据 压缩R1倍，得到图像E的压缩数据C；求出卫星图像A＝E+B的PSNR1值； 数据压缩方法可以选择JPEG2000标准压缩方法，如R1＝16倍，PSNR＝39dB；

3)把待传输的卫星图像A压缩R2倍，得到卫星图像A的压缩数据D， 求出图像A的PSNR2值；如数据压缩方法可以选择JPEG2000标准压缩方法， R2＝8，PSNR＝41dB，也可选择矢量量化(VQ)等压缩方法；

4)以图像B作为载体图像，把上述压缩数据C、压缩数据D以及图像B 的标识数据、卫星图像A的PSNR值、卫星秘密数据合并成一组数据，置乱后 作为秘密信息G隐藏到图像B中，秘密信息G的数据量满足隐藏方法隐藏容 量的要求，得到含密图像B`；置乱方法可采用一般的置乱方法，卫星秘密数据 约占总图像数据的1/32。信息隐藏可选择LSB隐藏方法以及其它隐藏方法，隐 藏容量相对值可以考虑2/8甚至4/8，一般选择为2/(R2)，R2<R1；

5)对含密图像B`进行传输；如正常的信道编码、调制，解调，译码等；

6)对接收的含密图像B`提取出置乱后的秘密信息，置乱恢复后得到压缩 后数据C、压缩数据D以及图像B的标识数据、图像A的压缩比PSNR值， 再进行解压缩处理，得到卫星图像A以及图像E，根据图像B的标识数据逆向 处理得到接收图像B：根据标号查表或根据小图像放大；

7)把图像B和图像E进行加法运算，得到恢复的图像A1。同时，根据提 取出的压缩数据D解压缩得到另一个图像A2；

8)从图像A1和A2选择PSNR值高的，根据PSNR1和PSNR2择PSNR 值高的或者根据判图人员的主观判断选择质量高的图像作为恢复的图像A，即 收到的卫星数据；同时从置乱恢复后的数据中提取出卫星秘密数据。

步骤1)中按预定的技术途径生成一幅图像B作为待传输的新图像的步骤 如下：把卫星图像A的整体进行缩小处理，如整体缩小64倍得到小图像A3或 者从卫星图像A的非敏感区选择一小块，如边缘的小块，占卫星图像A总面积 的1/64，作为小图像A3，再把图像A3放大64倍，得到与图像A同大小的 512*512图像作为图像B，图像A3压缩r倍如r＝2的数据，占总图像数据量的 1/128，作为图像B的标识数据，图像B的质量或分辨率低于原卫星图像A， 属于图像A的低质量版本图像，仅含有卫星图像A的部分信息；

步骤1)中按预定的技术途径从图像库中选择一幅对应的图像B作为待传 输的新图像的步骤如下：根据卫星图像A的大小和大类型，从一个大的图像数 据库中进行选择，选择同大小、同类型的图像作为新图像B，其中图像数据库 事先由n种不同类型的伪装图像B1，B2，B3，…Bn组成，n为正整数,当n＝16, 图像B在图像数据库的标号作为图像B的标识数据为4比特,占半个字节，当 n＝256,图像B在图像数据库的标号作为图像B的标识数据为8比特,占一个字 节。如大类型为城区图像，海洋图像，沙漠图像，野外图像，山脉图像，草地 图像，森林图像，农田图像等，同类是同为景物，人像和景物就不为同类。

由此可见，本发明把卫星图像A进行了隐真示假传输，传输中看不到卫星 图像A，只能看到图像B这一伪装的图像，同时卫星秘密数据隐藏在图像B中 传输，图像B和卫星图像A相差太远，从中看不出卫星图像A，也看不出卫星 的秘密数据，从而在保障卫星图像数据的安全传输的同时，也保证了卫星秘密 数据的安全传输。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。