[发明专利]一种星上数据无损隐藏传输方法

摘要

本发明公开了一种星上数据无损隐藏传输方法，通过对星上高速率遥感图像相邻像素差直方图进行修改，将低速率数据嵌入到原始高速率遥感载体图像中，并利用卫星高速数传系统进行下传。地面接收端可以从载体图像中正确提取低速率数据，并无损恢复原始高速率遥感图像数据。本发明方法在不增加卫星数传系统复杂度和信息传输速率的前提下，提高了卫星数传系统的利用率，增强了星上数据传输的隐蔽性。实验结果表明，本发明方法在保证良好的隐蔽性的情况下，获得了较高的纯载荷嵌入容量。

主权项

1.一种星上数据无损隐藏传输方法，其特征在于步骤如下：(1)设定待嵌入数据在原始载体图像上的嵌入层数L，以及在进行像素差直方图统计时的峰值点个数m，m为偶数；(2)建立一个与原始载体像大小一致的定位图，定位图上的像素点与原始载体图像上的像素点一一对应，如果原始载体图像的某像素点的像素值介于L和255-L之间，则定位图上对应像素点的像素值赋值为0，其它情况下定位图上对应像素点的像素值赋值为1；然后对原始载体图像上的像素点的像素值进行修改，修改的原则为：如果原始载体图像上的像素点的像素值小于L，则将该像素点的像素值加L，如果原始载体图像上的像素点的像素值大于255-L，则将该像素点的像素值减L；(3)将定位图信息、待嵌入数据、嵌入层数L、峰值点个数m进行数据打包形成由0和1组成的比特数据流S；(4)将以下步骤(41)～(45)循环进行L次，完成待嵌入数据在修改后的原始载体图像上的嵌入，(41)将原始载体图像分为大小为K×K的不重叠的图像块，并按S扫描顺序或倒S扫描顺序扫描每个图像块，得到每个图像块的像素序列，记每个像素序列中的第i个像素的像素值为x_i，1≤i≤K×K，x_i∈[0，255]；(42)计算每个像素序列中像素值x_i+1与x_i之间的像素差x_i+1-x_i，每个像素序列对应生成一个像素差序列d_i，将所有像素差序列合并为一个像素差序列D_i；(43)求取像素差序列D_i中像素差值的直方图，并选取像素差直方图中的m个最大峰值点P₁，P₂，…P_m-1，P_m；(44)按照步骤(41)中的扫描顺序依次扫描每个图像块，对于每一个图像块中的像素点，令y₁＝x₁，通过以下公式修改图像块中的除第一个像素点以外的其余各像素点的像素值，对像素差直方图进行平移，yi=xi,ifPm/2<di-1<Pm/2+1,xi-δ,ifPm/2-δ<di-1<Pm/2-δ+1,xi-m/2,ifdi-1<P1,xi+δ,ifPm/2+δ<di-1<Pm/2+δ+1,xi+m/2,ifdi-1>Pm.]]>其中，y_i为嵌入待嵌入数据后图像块中第i个像素的像素值，δ的值依次取1，2，...，m/2-1；(45)按照步骤(41)中的扫描顺序依次扫描每个图像块，得到每个图像块的像素差序列d_i，根据步骤(3)形成的比特数据流S，通过以下公式再次修改图像块中的各像素点的像素值，zi=yi-S,ifdi=P1,...,Pm/2yi+S,ifdi=Pm/2+1,...,pm]]>(5)将完成数据嵌入后的含密图像数据通过数据传输系统下传至地面；(6)在地面重复执行步骤(61)～(62)L次，完成待嵌入数据在含密图像数据上的提取，并恢复载体图像，(61)将包含有待嵌入数据的含密图像数据分为大小为K×K的不重叠的图像块，按照嵌入时的扫描顺序依次扫描每个图像块，将图像块中的第一个像素的像素值z₁重建为x₁，并通过以下公式重建图像块中的除第一个像素点以外的其余各像素点的像素值，其中，α的值依次取1，...m/2-1，β的值依次取0，1，...m/2-1；(62)根据步骤(61)的结果，利用如下公式提取嵌入的比特数据流S，S=0ifzi-xi-1=Pm/2-β-β1ifzi-xi-1=Pm/2-β-β-10ifzi-xi-1=Pm/2+1+β+β1ifzi-xi-1=Pm/2+1+β+β+1]]>(7)利用步骤(6)执行完毕后获取的定位图信息对得到的载体图像进行后处理，读取定位图中像素值为1的像素点对应的载体图像上的像素点的像素值，如果读取的值小于127则将该像素值减L，如果读取的值大于128则将该像素值加L，由此恢复出最初的原始载体图像。