[發明專利]面向遙感圖像SHP面文件的數字水印嵌入與提取方法

有效

• 申請號: 201710184765.9
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106952214B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 金永濤;吳俊聰;陳曦;周建偉
• 申請（專利權）人: 北華航天工業學院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及信息安全技術領域，具體涉及一種面向遙感圖像SHP面文件的數字水印嵌入與提取方法。

背景技術

衛星遙感影像是國家重要的基礎性、戰略性信息資源，是科學規劃、環境保護、資源開發、工程建設、軍事作戰等工作的重要依據，是信息化建設和可持續發展的基礎性工具和重要保障。保障衛星遙感影像的數據信息安全是工程技術人員面臨的重要問題。

信息安全加密技術是保護數字產品最常用的方法，該技術的發展比較成熟，在信息社會的各個領域中得到了廣泛的應用。利用加密技術將文件進行加密，使文件內容變為密文，這樣一來即使文件被非法攔截也無法獲取其內容，以此達到保護的目的。然而，加密技術本身存在一些難以克服的缺點，加密后的數據更容易引起攻擊者的注意，隨著計算機的飛速發展使得密碼破譯能力越來越強，常規密碼的安全性受到了極大的威脅。更嚴重的是，一旦密碼被攻擊者破譯，數字產品將失去保護，很容易出現盜版侵權、非法訪問、惡意篡改等行為。

數字水印技術彌補了傳統加密技術的不足，逐漸發展起來。一個完整的數字水印方案一般包括三部分：水印生成、水印嵌入、水印提取或檢測。具體來說，數字水印技術實際上是通過對載體媒質分析、水印預處理、水印嵌入位置選擇、水印嵌入方式設計、水印提取方式設計等關鍵環節進行合理優化，在優先滿足基本需求的前提下，尋求解決不可感知性、安全可靠性、穩健性主要約束條件下的準最優化設計問題。數字水印嵌入的基本過程如圖1所示，其輸入的內容包括原始水印信息、原始載體數據和一個可選的密鑰，輸出的結果是含有水印的數據。水印生成算法應保證水印的唯一性、有效性、不可逆性等屬性。密鑰可用來加強安全性，以避免未授權的水印恢復或水印提取。由下式可以定義水印嵌入的一般過程：

其中，表示嵌入水印后的數據（即含水印的數據）；為水印嵌入算法；表示原始載體數據；表示原始水印信息；表示密鑰集合。這里密鑰是可選項，一般用于水印信號的提取。

圖2是數字水印提取的一般過程，其過程可以需要原始載體圖像或原始水印的參與，也可以不需要這些信息，不同情況下的水印提取過程可以描述如下。

需要原始載體數據時：

需要原始水印時：

沒有原始信息時：

其中，表示所提取的水印；為水印提取算法；表示含有水印的數據。

利用上述數字水印技術在對衛星遙感影像SHP面文件進行加密時，需要將整張圖片都當做水印信息，而對水印圖片的處理主要局限于將其生成0、1二值序列，這樣做浪費了傅里葉變換時所產生的復數數組的虛部，同時也增加了水印信息的額外開銷，增加了水印信息的空間占用量。

發明內容

本發明的目的是提供一種面向遙感圖像SHP面文件的數字水印嵌入和提取方法，該方法能夠在對SHP格式的矢量圖像進行產品質量監督、保障產品信息安全、追溯相關責任的同時，減少存儲冗余信息，進而在少量空間中存放較多的水印信息，并且對數據精度有非常好的控制，可以最大程度地減小嵌入水印對數據精度的影響。

為了達到上述的目的，本發明所采取的技術解決方案如下。

面向遙感圖像SHP面文件的數字水印嵌入過程，包括如下步驟：

步驟1：水印信息置亂使用32*32像素的Arnold置亂算法，將128*32像素原始水印信息劃分為4個32*32像素待置亂水印信息，再對每個待置亂水印信息做Arnold置亂，得到4個置亂后的32*32像素水印信息，然后組合為128*32像素置亂后的水印信息。由于Arnold置亂為周期性變換，故將置亂次數計作密鑰，32*32像素Arnold置亂周期為24，

其中，分別為原圖像橫縱坐標，分別為乘以矩陣后的橫縱坐標；

步驟2：水印信息進制轉換，將之前得到的置亂后的128*32像素水印信息按照先行后列的順序，編碼為一維0/1序列，再將此0/1序列中的每8個二進制位合為一個十進制數字，得到另一個一維序列，把這個一維序列中的每個數據都除以25600，使其小于0.01，得到新的一維序列。

其中，為一維0/1序列，表示序列中的第i個元素，為新的一維序列，表示新序列中的第i個元素；

步驟3：將上一步得到的一維序列進行傅里葉變換。