支持密文搜索和運(yùn)算的遙感圖像加密研究.pdf

1、遙感圖像作為一種重要的時空數(shù)據(jù)，具有多精度、多時相、多語義、多波段等特點(diǎn)，在土地規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報(bào)等重大領(lǐng)域已發(fā)揮出了令人矚目的潛能及優(yōu)勢，尤其在信息獲取及分析處理方面展示了其獨(dú)特的魅力。隨著海洋立體觀測技術(shù)的飛速發(fā)展，催生了高精度、大范圍的遙感圖像數(shù)據(jù)呈爆炸式增長，通過不同途徑獲取到的遙感圖像數(shù)據(jù)每天以TB級的速度迅猛增長，目前已達(dá)到EB級別，已展示出了明顯的“大數(shù)據(jù)”特征，為各行各業(yè)的科研和發(fā)展提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。目前的單機(jī)難

2、以處理具有大數(shù)據(jù)特征的遙感圖像，因此需要利用云環(huán)境的優(yōu)勢進(jìn)行高效率的計(jì)算。
　　作為重要的基礎(chǔ)決策性信息資源，遙感圖像在軍事行業(yè)具有舉足輕重的決策地位，目前已成為最有效、最安全，同時也是最可靠的偵察手段，可對作戰(zhàn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時的全方位遙感偵察。云非完全可信，安全事件頻發(fā)，鑒于遙感圖像在民生行業(yè)及國防軍事中的重要性，為防止云環(huán)境下受到惡意的截取或破壞，亟需可靠的技術(shù)手段對其進(jìn)行加密保護(hù)，使得在云環(huán)境下不僅能夠保證密文遙感圖像的傳輸、存

3、儲以及共享，而且能夠支持密文的計(jì)算，提高云環(huán)境下密文遙感圖像的有效性。
　　云環(huán)境下海量密文遙感圖像的搜索和運(yùn)算，其運(yùn)算效率及搜索精度對遙感圖像的廣泛使用具有直接性的意義。由于目前大多數(shù)可計(jì)算加密算法并不支持在密文遙感圖像上進(jìn)行搜索與運(yùn)算，因此本文針對遙感圖像的屬性特征，提出了支持密文搜索和運(yùn)算的遙感圖像加密方案，使得加密后的遙感圖像能夠支持密文的搜索與運(yùn)算。本文提出的可計(jì)算加密算法主要體現(xiàn)以下兩個方面：
　　1、本文提出了

4、一種支持密文搜索的遙感圖像加密方案，根據(jù)遙感圖像的成像原理及多波段、高精度等特性，利用基于排序的二維非線性映射對遙感圖像進(jìn)行空域加密，其次采用改進(jìn)的Henon映射對遙感圖像各波段進(jìn)行灰度加密。根據(jù)遙感圖像多波段特性，通過統(tǒng)計(jì)灰度值區(qū)間信息構(gòu)造密文遙感圖像的特征向量，最后根據(jù)相似度匹配算法搜索目標(biāo)圖像。實(shí)驗(yàn)采用Landsat8遙感圖像并對其進(jìn)行加密分析，實(shí)驗(yàn)表明該加密方案在非完全可信云環(huán)境下保證遙感圖像安全的同時，有效地提高了密文遙感圖像

5、搜索的效率，本地用戶只需要一次加解密時間，通信成本開銷小，且算法計(jì)算復(fù)雜度低。
　　2、本文提出的基于最重要位平面(MSB，Most Significant Bit)的同態(tài)加密方案，在云環(huán)境下不僅能夠?qū)崿F(xiàn)密文遙感圖像的安全保護(hù)，同時能夠?qū)用艿倪b感圖像進(jìn)行有效地線性操作。結(jié)合遙感圖像的MSB信息，利用基于整數(shù)的矩陣同態(tài)加密算法，使得加密后遙感圖像的灰度值均勻分布在高頻區(qū)域，很好的隱藏了明文圖像的特征信息，在非完全可信云環(huán)境下保證了