一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法及系统，其特征在于：无人机子系统通过无人机设备采集视频帧或图像数据，进行轻量级加密并嵌入验证信息；云平台用来存储数据；用户子系统通过验证用户信息解密云平台数据并提取至用户端。通过此方法与系统可以将无人机获取的视频帧或图像数据加密成多份子数据后传输，即使传输过程中部分子数据出现丢包和误码的情况，利用剩余子数据仍可恢复原视频帧或图像，有效增强传输容错率；另一方面，传输和存储在云平台的数据均为加密后的数据，每一份加密的数据都无法体现任何有关原数据的信息，通过用户验证后才可提取数据，有效保证数据存储的安全性。有效保证数据存储的安全性。有效保证数据存储的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法及系统


[0001]本专利技术属于物联网智能安全保护领域，尤其涉及一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法及系统。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的蓬勃发展，各类无人机技术应用场景层出不穷，例如野外航拍、线路巡检、遥感测绘等。然而，无人机工作时需要将数据实时传输至接收终端，由于室外网络信号不稳定，容易在传输过程中出现数据丢失等问题，使得获取到的数据内容无法保持完整性。同时传输过程中的信道不一定是安全的，传输数据极易被未授权的人员截获。另一方面，随着各类云平台的发展，海量视觉媒体数据的存储和处理逐渐转移到云服务器上，借助云平台提供的计算和存储能力成为未来的发展趋势。如果直接将无人机数据存储到云平台，数据内容极易被云平台服务商或网络窃听者获取，无法保证数据内容安全。因此，如何利用云平台的资源优势进行无人机数据的安全传输与存储，同时保护其隐私内容，是亟待解决的关键问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的正是为了解决上述现有技术中存在的问题，提出一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法及系统。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0005]本专利技术的第一个方面，一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006](1)从无人机设备获取视频帧或图像数据；
[0007](2)对图像或视频帧利用秘密共享算法进行加密，生成n份加密后的子数据；
[0008](3)利用直方图平移的方法将用户设置的验证信息嵌入到每一份子数据中；
[0009](4)传输每一份子数据至云平台，并分别存储；
[0010](5)若恢复数据，则提取任意k份云平台中的子数据，验证每一份子数据中的验证信息是否正确，若错误则重新从云平台中提取一份子数据验证，若验证通过则利用拉格朗日插值算法进行数据解密。
[0011]具体地，在所述步骤(2)中，将获取的视频帧或图像进行处理，视频帧或图像的每k个像素值a0,a1,...,a
k
‑1为一组，代入以下函数：
[0012]q
i
(x)＝(a0+a1x+
…
+a
k
‑1x
k
‑1)mod(x8+x4+x3+x2+1),i＝1,2,...,得到加密后的n份子数据分别为：
[0013][0014]其中||表示连接符号，mod表示模运算，q
i
(x)表示生成多项式，用来生成加密子数据，x∈[1,n]，M
×
N为视频帧或图像画面大小，k与n均由用户自定义，其中n≥k；其含义为将加密后的视频帧或图像数据存储为n份，每一份都不会泄露任何关于原视频帧或图像的信息，任意k份可解密出原数据；同时，即使任意n
‑
k份数据丢失或被破坏，也不影响解密。
[0015]具体地，所述步骤(3)的具体步骤包括：
[0016]1)用户设置密钥，利用哈希算法将其密钥转换成二进制验证信息X；
[0017]2)加密后的每一份子数据为二维矩阵形式，将每一个矩阵划分为A和B两个部分，其中A为矩阵的前10个像素值，B为矩阵剩余部分；
[0018]3)构造B的直方图，选取合适的嵌入像素值P，其位置图为map1；
[0019]4)所有大于P的像素值均加1，即所有大于P的像素值直方图向右平移一位，并记录所有像素值为256的位置图为map2，同时将其设置为255；
[0020]5)提取A中每个像素值的后4位最低有效位LSB，设为AP，将AP与验证信息X嵌入P像素值的最后一位，map1与map2压缩后嵌入A的后4位LSB。
[0021]具体地，在所述步骤(5)的具体步骤为：按照步骤(3)的反向过程，提取k份子数据中的验证信息并重构子秘密，若验证信息错误，则重新提取一份子数据；若验证信息正确，则将每一份子秘密上相同位置上的像素值q
l
(x
i
)代入以下函数：
[0022][0023]其中x
i
和x
j
分别为选取的第i份和第j份子数据，mod表示模运算，M
×
N为视频帧或图像画面大小。
[0024]整理函数后提取其常系数值，即对应于解密视频帧或图像的k个像素值，所有数据处理完毕后，像素值按顺序排列即为解密后的原视频帧或图像数据。
[0025]本专利技术的第二个方面，一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储系统，包括无人机子系统、云平台和用户子系统，其中：
[0026](一)无人机子系统，用于采集视频帧或图像数据，并进行轻量级加密，包括无人机设备、数据采集模块和数据处理模块，其中：
[0027]数据采集模块用于获取由无人机设备拍摄的视频帧或图像数据；
[0028]数据处理模块用于对获取的视频帧或图像数据利用秘密共享算法进行加密，加密成n份子数据，然后将用户提前设置的验证信息嵌入每一份子数据中，最后将其发送给云平台。
[0029](二)云平台，包括多个存储模块，用于分别存储接收到的多个子数据；
[0030](三)用户子系统，用于解密云平台数据并提取至用户端，其包括数据提取模块和用户终端，其中：
[0031]数据提取模块首先提取云平台存储的任意k份子数据，验证每一份子数据中嵌入的验证信息是否被修改，若未被修改则进行解密，若被修改则从云平台中重新提取子数据进行解密，并将解密后的数据发送给用户终端；
[0032]用户终端用于设置密钥生成验证信息，并接收解密后的无人机数据。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0034]1、无人机获取视频帧或图像画面后经过轻量级加密，将其数据内容加密成n份子数据并传输，在接收终端解密数据时，仅需要任意k份子数据即可解密原数据，同时容许n
‑
k份子数据出错；另一方面，在子数据中嵌入验证信息，恢复原数据之前先验证信息是否正确，若错误则说明传输过程中出现了丢包、误码等情况，则重新选取子数据进行恢复。有效防止在传输过程中数据丢失等问题，有效增强其传输安全性及传输容错率。
[0035]2、存储在云平台的数据均为加密后的数据，每一份加密的数据都无法体现任何有关原数据的信息，有效保证数据存储的安全性。
附图说明
[0036]图1是本专利技术的数据存储方法流程图。
[0037]图2是本专利技术的系统结构示意图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。
[0039]实施例1：
[0040]如图1所示，一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法，其步骤如下：
[0041]S101：从无人机设备获取视频帧或图像数据；
[0042]S102：对图像或视频帧利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)从无人机设备获取视频帧或图像数据；(2)对图像或视频帧利用秘密共享算法进行加密，生成n份加密后的子数据；(3)利用直方图平移的方法将用户设置的验证信息嵌入到每一份子数据中；(4)传输每一份子数据至云平台，并分别存储；(5)若恢复数据，则提取任意k份云平台中的子数据，验证每一份子数据中的验证信息是否正确，若错误则重新从云平台中提取一份子数据验证，若验证通过则利用拉格朗日插值算法进行数据解密。2.根据权利要求1所述的适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，将获取的视频帧或图像进行处理，视频帧或图像的每k个像素值a0,a1,...,a
k
‑1为一组，代入以下函数：得到加密后的n份子数据分别为：其中||表示连接符号，mod表示模运算，q
i
(x)表示生成多项式，用来生成加密子数据，x∈[1,n]，M
×
N为视频帧或图像画面大小，k与n均由用户自定义，其中n≥k；其含义为将加密后的视频帧或图像数据存储为n份，每一份都不会泄露任何关于原视频帧或图像的信息，任意k份可解密出原数据；同时，即使任意n
‑
k份数据丢失或被破坏，也不影响解密。3.根据权利要求1所述的适用于无人机遥感平台的图像安全传输与存储方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体步骤包括：1)用户设置密钥，利用哈希算法将其密钥转换成二进制验证信息X；2)加密后的每一份子数据为二维矩阵形式，将每一个矩阵划分为A和B两个部分，其中A为矩阵的前10个像素值，B为矩阵剩余部分；3)构造B的直方图，选取合适的嵌入像素值P，其位置图为map1；4)所有大于P的像素值均加1，即所有大于P的像素值直方图向右平移一位，并记录所有像素值为256的位置图为map2，同时将其设置为25...

【专利技术属性】
技术研发人员：万文博，李文青，李静，孙建德，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：