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1、10申请公布号CN104065967A43申请公布日20140924CN104065967A21申请号201410240164122申请日20140530H04N19/46201401H04N1/3220060171申请人西安空间无线电技术研究所地址710100陕西省西安市长安区西街150号72发明人周诠黎军张怡呼延烺李静玲崔涛魏佳圆梁薇74专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人安丽54发明名称一种基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法57摘要本发明公开了一种基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法。基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法根据载体图像分块的特征将载体图像分类，将要传输的信息分成不同。
2、长度的组并嵌入到不同的分类中，不同分类的图像块采用不同的子图像分隔方法来嵌入不同的容量，可实现大容量、抗压缩和高恢复质量的卫星数据隐藏传输。基于图像信息隐藏的卫星数据传输系统包括卫星信息分组器、载体图像分类器、多信息隐藏器、卫星数据发送器、地面数据接收器以及地面隐藏信息提取器。通过多信息隐藏器来实现信息的隐藏，在不增加传输速率的情况下提高了卫星数据传输的效率以及安全性。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号CN104065967ACN104065967A1/1页21一种基于图像信息隐藏的卫星数。
3、据传输方法，其特征在于步骤如下1将载体图像A划分为同样大小的N个图像块，依次标记为A1，A2，AN；分别计算A1，A2，AN个图像块的分类参数值G1，G2，GN；并按分类参数值从小到大排列，排序号依次记为S1，S2，SN，其中N为正整数；所述的第I个图像块的分类参数值GI计算方法如下GIDI/MI1其中，DI为第I个图像块的标准差，MI为第I个图像块的均值；2将待传输卫星数据划分为N个组，依次标记为B1，B2，BN；其中，每个组的长度依次为K1，K2，KN；当且仅当G1G2GN时，有K1K2KN；3将N个待传输卫星数据组的长度K1，K2，KN分别嵌入到对应的子图像块S1，S2，SN中预设的保留。
4、位中，得到图像块B1，B2，BN；所述预设的保留位位于子图像块像素的四周边缘位置；4将B1，B2，BN按照基于子图像的隐藏方法嵌入到对应的图像块B1，B2，BN，得到含密图像块C1，C2，CN；5含密图像块C1，C2，CN进行格式编排后合成一路数据并发送至接收端；6接收端从收到的含密图像块C1，C2，CN中的预设的保留位中提取出排序号，并按照信息隐藏的逆过程提取出卫星数据分组B1，B2，BN；7利用含密图像块CI周围的其它子图像块像素预测并恢复出每一个含密子图像，从而恢复出载体图像A。2根据权利要求1所述的一种基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法，其特征在于步骤3将N个待传输卫星数据组的长度K1。
5、，K2，KN分别嵌入到对应的子图像块S1，S2，SN中预设的保留位中的具体方法为将分组长度KI转化为二进制码流，当KI的某位为0时，将该位对应的预设保留位的像素值设置为64，当KI的某位为1时，将该位对应的预设保留位的像素值设置为192。3根据权利要求1所述的一种基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法，其特征在于步骤4中将B1，B2，BN按照基于子图像的隐藏方法嵌入到对应的图像块B1，B2，BN的具体方法如下将图像块BI分为N个子图像，选其中一个子图像作为载体子图像，将待传输卫星数据BI转化为二进制码流后，以R比特为一组，替换载体子图像中像素的高R位，即Q至R1位，形成含密图像块；其中Q为最高位；。
6、所述子图像个数N的选取方法为首先设置初始N为2，计算各个子图像之间的绝对差之和E，如果最小的绝对差之和E小于等于门限T，则N取2；否则N2N，并重新计算各个子图像之间的绝对差之和E，直到满足绝对差之和E小于等于门限T或者N达到图像块BI的大小；所述载体子图像的选取方法为在确定N以后，选择绝对差之和E最小的一对子图像的后者作为载体子图像。权利要求书CN104065967A1/4页3一种基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法技术领域0001本发明涉及一种图像通信的方法，特别涉及一种基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法，属于通信如数据通信技术等领域。背景技术0002随着科技的发展，人们对卫星数据传输的需求。
7、越来越大，利用现有的数据传输系统传输更多的数据是人们追求的目标。如果把卫星数据秘密信息隐藏在卫星数据传输系统中主要是图像数据进行传输，就能在不增加传输速率或不增加传输数据量的情况下提高卫星数据传输的安全以及秘密信息的传输质量。0003目前，国际上卫星图像数据隐藏方法与系统，问题如下00041能抗压缩的典型隐藏方法隐藏容量相对较小，如对512512图像，文献1MOHSENZAREIAN,HAMIDREZATOHIDYPOUR,ROBUSTQUANTIZATIONINDEXMODULATIONBASEDAPPROACHFORIMAGEWATERMARKING,IETIMAGEPROCESS,201。
8、3,75432441隐藏容量仅为128BIT相对容量为1/16384、256BIT相对容量为1/8192，文献2CHUANQIN,CHINCHENCHANG,YIPINGCHIUANOVELJOINTDATAHIDINGANDCOMPRESSIONSCHEMEBASEDONSMVQANDIMAGEINPAINTINGIEEETRANSACTIONSONIMAGEPROCESSING,2014,233969978的隐藏容量最大不超过14000BIT相对容量为1/150；00052目前抗压缩的信息隐藏方法图像的恢复质量最高为30DB左右，抗压缩信息隐藏方法载体图像恢复质量有待进一步提高。00063。
9、目前的隐藏的方法没有分块或者分块后也并没有区分图像各个分块的特征，也没有提出合适的分类参数来针对不同的块隐藏相对的容量，导致抗压缩性能和图像恢复质量不好，需要根据图像各区域的特点采取更适合的隐藏方法，提高抗压缩能力和图像恢复质量。发明内容0007本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法，解决当前信息隐藏方法的容量相对较低、且含密图像质量相对较差的问题，在保证秘密信息准确传输的同时不影响整个数据传输系统的使用质量。0008本发明的技术方案是一种基于图像信息隐藏的卫星数据传输方法，步骤如下00091将载体图像A划分为同样大小的N个图像块，依次标记为A1，。
10、A2，AN；分别计算A1，A2，AN个图像块的分类参数值G1，G2，GN；并按分类参数值从小到大排列，排序号依次记为S1，S2，SN，其中N为正整数；所述的第I个图像块的分类参数值GI计算方法如下0010GIDI/MI10011其中，DI为第I个图像块的标准差，MI为第I个图像块的均值；说明书CN104065967A2/4页400122将待传输卫星数据划分为N个组，依次标记为B1，B2，BN；其中，每个组的长度依次为K1，K2，KN；当且仅当G1G2GN时，有K1K2KN；00133将N个待传输卫星数据组的长度K1，K2，KN分别嵌入到对应的子图像块S1，S2，SN中预设的保留位中，得到图像块。
11、B1，B2，BN；所述预设的保留位位于子图像块像素的四周边缘位置；00144将B1，B2，BN按照基于子图像的隐藏方法嵌入到对应的图像块B1，B2，BN，得到含密图像块C1，C2，CN；00155含密图像块C1，C2，CN进行格式编排后合成一路数据并发送至接收端；00166接收端从收到的含密图像块C1，C2，CN中的预设的保留位中提取出排序号，并按照信息隐藏的逆过程提取出卫星数据分组B1，B2，BN；00177利用含密图像块CI周围的其它子图像块像素预测并恢复出每一个含密子图像，从而恢复出载体图像A。0018步骤3将N个待传输卫星数据组的长度K1，K2，KN分别嵌入到对应的子图像块S1，S2，。
12、SN中预设的保留位中的具体方法为将分组长度KI转化为二进制码流，当KI的某位为0时，将该位对应的预设保留位的像素值设置为64，当KI的某位为1时，将该位对应的预设保留位的像素值设置为192。0019步骤4中将B1，B2，BN按照基于子图像的隐藏方法嵌入到对应的图像块B1，B2，BN的具体方法如下将图像块BI分为N个子图像，选其中一个子图像作为载体子图像，将待传输卫星数据BI转化为二进制码流后，以R比特为一组，替换载体子图像中像素的高R位，即Q至R1位，形成含密图像块；其中Q为最高位；0020所述子图像个数N的选取方法为首先设置初始N为2，计算各个子图像之间的绝对差之和E，如果最小的绝对差之和E。
13、小于等于门限T，则N取2；否则N2N，并重新计算各个子图像之间的绝对差之和E，直到满足绝对差之和E小于等于门限T或者N达到图像块BI的大小；0021所述载体子图像的选取方法为在确定N以后，选择绝对差之和E最小的一对子图像的后者作为载体子图像。0022本发明与现有技术相比的优点在于00231本发明给出了利用分类参数值判断嵌入区域平坦程度的思想，本发明采用分块方差和分块均值加一的比值最为分类参数值，分块均值代表了图像分块的基准，分块方差代表了偏离程度，为判断图像块是否适合嵌入给出了衡量的标准；00242本发明将信息隐藏在图像分块的子图像中，通过子图像之间的绝对差之和来选择分割子图像的个数和选择载体。
14、子图像，保证了抗压缩性能的基础上大大提高了信息隐藏的容量，同时保证了载体的恢复质量；00253本发明给出了图像块划分进行嵌入的思想，在隐藏根据每个块分类参数的不同而隐藏不同长度的秘密信息，在嵌入时考虑到不同嵌入图像子块之间的特征不同而给出了分类参数的不同排序，对信息进行了不等长度的分组排列，避免了一般信息隐藏方法中未考虑各图像块特征之间的差异而进行等量嵌入的缺点，提高了抗压缩能力，进而提高了隐秘传输的鲁棒性；00264本发明综合采用了子图像高位替换的嵌入方法以及预测的方法恢复载体图说明书CN104065967A3/4页5像，保证了抗压缩性能，进一步提高了恢复的载体图像质量；00275本发明给出。
15、了一种多次嵌入的思路，将重要信息嵌入到保留位，秘密信息嵌入到非保留位，从而将两种信息区分起到重点保障重要信息的作用；00286本发明的较其他的鲁棒算法，具有复杂度低、易于硬件实现等优点。附图说明0029图1为本发明方法流程图；0030图2为标准测试图像LENA原始图像；0031图3为压缩2倍攻击下LENA恢复图像；0032图4为压缩4倍攻击下LENA恢复图像；0033图5为压缩8倍攻击下LENA恢复图像；0034图6为标准测试图像AIRPLANE原始图像；0035图7为压缩2倍攻击下AIRPLANE恢复图像；0036图8为压缩4倍攻击下AIRPLANE恢复图像；0037图9为压缩8倍攻击下AI。
16、RPLANE恢复图像。具体实施方式0038下面就结合附图对本发明做进一步介绍。0039如图1所示为本发明方法流程图，具体实现步骤如下00401将载体图像A划分为同样大小的N个图像块，依次标记为A1，A2，AN；分别计算A1，A2，AN个图像块的分类参数值G1，G2，GN；并按分类参数值从小到大排列，排序号依次记为S1，S2，SN，其中N为正整数；所述的第I个图像块的分类参数值GI计算方法如下0041GIDI/MI10042其中，DI为第I个图像块的标准差，MI为第I个图像块的均值；00432将待传输卫星数据划分为N个组，依次标记为B1，B2，BN；其中，每个组的长度依次为K1，K2，KN；当且。
17、仅当G1G2GN时，有K1K2KN；00443将N个待传输卫星数据组的长度K1，K2，KN分别嵌入到对应的子图像块S1，S2，SN中预设的保留位中，得到图像块B1，B2，BN；所述预设的保留位位于子图像块像素的四周边缘位置；具体步骤为将分组长度KI转化为二进制码流，当KI的某位为0时，将该位对应的预设保留位的像素值设置为64，当KI的某位为1时，将该位对应的预设保留位的像素值设置为192；00454将B1，B2，BN按照基于子图像的隐藏方法嵌入到对应的图像块B1，B2，BN，得到含密图像块C1，C2，CN；具体步骤为将图像块BI分为N个子图像，选其中一个子图像作为载体子图像，将待传输卫星数据B。
18、I转化为二进制码流后，以R比特为一组，替换载体子图像中像素的高R位，即Q至R1位，形成含密图像块；其中Q为最高位；0046所述子图像个数N的选取方法为首先设置初始N为2，计算各个子图像之间的绝对差之和E，如果最小的绝对差之和E小于等于门限T，则N取2；否则N2N，并重新计算各个子图像之间的绝对差之和E，直到满足绝对差之和E小于等于门限T或者N达到图像块说明书CN104065967A4/4页6BI的大小；0047所述载体子图像的选取方法为在确定N以后，选择绝对差之和E最小的一对子图像的后者作为载体子图像；00485含密图像块C1，C2，CN进行格式编排后合成一路数据并发送至接收端；00496接收。
19、端从收到的含密图像块C1，C2，CN中的预设的保留位中提取出排序号，并按照信息隐藏的逆过程提取出卫星数据分组B1，B2，BN；00507利用含密图像块CI周围的其它子图像块像素预测并恢复出每一个含密子图像，从而恢复出载体图像A。0051实施例0052为了验证本文提出的算法的性能，实验采用了多幅大小为512512的8比特灰度图像进行了仿真，分块大小为32，这里仅给出本发明仿真用测试图像，隐藏秘密信息后载体图像的改变程度用峰值信嗓比PSNR来表示，峰值信嗓比PSNR均可达30DB以上。0053如图2图5所示，标准测试图像LENA的测试结果如下0054JPEG2000压缩2倍攻击的情况下，载体恢复质。
20、量PSNR为4216DB，隐藏容量为98304BITS，嵌入率为2133分之一。0055JPEG2000压缩4倍攻击的情况下，载体恢复质量PSNR为3717DB，隐藏容量为73728BITS，嵌入率为2844分之一。0056JPEG2000压缩8倍攻击的情况下，载体恢复质量PSNR为3120DB，隐藏容量为49152BITS，嵌入率为4267分之一。0057如图6图9所示，标准测试图像AIRPLANE的测试结果如下0058JPEG2000压缩2倍攻击的情况下，载体恢复质量PSNR为3958DB，隐藏容量为99840BITS，嵌入率为2101分之一。0059JPEG2000压缩4倍攻击的情况下，载体恢复质量PSNR为3623DB，隐藏容量为74880BITS，嵌入率为2801分之一。0060JPEG2000压缩8倍攻击的情况下，载体恢复质量PSNR为3054DB，隐藏容量为49920BITS，嵌入率为4201分之一。0061本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。说明书CN104065967A1/2页7图1图2图3图4图5说明书附图CN104065967A2/2页8图6图7图8图9说明书附图CN104065967A。