[發明專利]一種運用感知哈希的高光譜遙感影像完整性認證方法

在審

• 申請號: 202010921202.5
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111985450A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張黎明;王昊;張鑫港
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;H04L9/00;G06F21/64
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針對高光譜遙感影像在數據傳輸過程中的影像內容完整性認證問題，本發明公開一種運用感知哈希的高光譜遙感影像完整性認證方法。考慮到高光譜影像中豐富的光譜信息，該方法首先對影像進行格網劃分，對每個格網運用K?均值分類，并對分類的結果進行直方圖統計，進而從直方圖統計的結果中提取影像的光譜信息。然后計算影像的高階Zernike矩提取格網影像的空間紋理信息，最終結合光譜信息與空間紋理信息生成每個格網影像的感知哈希序列。結果表明，該方法可以實現對高光譜影像局部地物惡意篡改的定位，同時對常見的部分內容保持操作具有較好的魯棒性，為高光譜影像的內容完整性認證提供了一種新的思路與方法，從而進一步保障高光譜影像的實際使用價值。

技術領域

本發明屬于地圖學與地理信息系統技術領域，涉及一種運用感知哈希的高光譜遙感影像完整性認證方法。

背景技術

高光譜遙感技術因其獨特的光譜特征，被廣泛的應用于林業及農業精細化管理、軍事探測、土地覆蓋分類、現代化城市規劃與建設等諸多領域，成為對地觀測的重要技術之一。計算機網絡的發展使得信息共享與傳播變得更加便捷高效，因此高光譜遙感影像勢必迎來更大規模的傳播與應用。然而，隨著遙感影像處理技術日漸成熟，增加了影像在傳播過程中非法篡改的風險。因此，高效可靠的高光譜遙感影像內容完整性認證是保證影像應用的重要基礎。

基于感知哈希的數據內容完整性認證技術成為近幾年國內外學者的研究熱點。感知哈希技術是實現原始多媒體數據到與數據相對應的感知摘要集的過程，感知哈?？梢詫⒕哂邢嗤兄獌热莸臄祿ㄒ坏挠成涑梢欢螖底终?。與數字簽名和數字水印相比，感知哈希具有較高的魯棒性和安全性，并且為數據內容的識別、檢索以及認證提供了可靠的技術支撐。

由于感知哈希在多媒體圖像內容完整性認證和圖像檢索等方面具有良好的性能，基于感知哈希的地理空間數據完整性的認證逐漸成為近些年學者們研究的重點內容。Zhang等首次提出一種基于感知哈希的矢量地理數據認證方法，該方法對常見的矢量數據攻擊都具有較好的魯棒性。另外，張鑫港等人結合DEM數據特點，提出了一種適用于DEM數據認證與篡改定位的感知哈希方法，該方法采用DCT提取DEM數據的特征信息，并結合DEM 數據的高程相對中誤差，實現了對DEM數據中局部數據惡意篡改的檢測與定位。此外，基于感知哈希的遙感影像內容完整性認證方法也收到廣泛關注。丁凱孟及其團隊提出了一系列遙感影像內容完整性認證方法，其中基于改進的U-Net模型的高分辨率遙感影像完整性認證感知哈希方法創新性地實現了基于影像邊緣特征的感知哈希技術與深度學習的結合，從而更加精確地檢測影像內容是否遭遇篡改，并且對高分辨率遙感影像常見的內容保持操作具有極高的魯棒性，但該方法對局部篡改定位能力不足。Zhang等人提出了顧及影像全局特征與局部特征的高分辨率遙感影像內容完整性方法，該方法結合 SIFT特征提取方法和Zernike矩提取影像的局部特征和全局特征，通過這種方式實現了對影像不同類型攻擊方式的識別，同時實現了對影像局部篡改的檢測與定位。然而，這兩種方法都是在影像的灰度圖像上提取用于完整性認證的空間特征，未能顧及影像的光譜特征信息。此外，Ding提出了一種用于多光譜影像認證的感知哈希方法，該方法通過波段聚類以及融合波段的邊緣特征實現了對多光譜遙感影像的內容完整性認證，并且具有良好的魯棒性，該方法在影像完整性認證的過程中考慮到了波段信息的重要性。

本發明結合感知哈希方法的優勢，提出了一種運用感知哈希的高光譜遙感影像完整性認證方法，實現對高光譜遙感影像完整性的認證。

發明內容