[发明专利]一种运用改进SIFT特征点的GF-2影像水印方法

说明书

本发明公开一种运用改进SIFT特征点的GF‑2影像水印方法，包括：GF‑2影像SIFT特征点的筛选方法与GF‑2影像版权保护水印方法；特征点的筛选方法为：从原始GF‑2影像中提取出SIFT特征点，利用Mean Shift方法进行特征点聚类优化，以筛选结果为新的SIFT特征点并确定特征区域；GF‑2影像版权保护水印方法为：以关键点构建SIFT特征区域作为水印嵌入域。水印嵌入时，运用NSCT将特征区域分解成子带，选择低频子带并进行奇异值分解，运用加性水印嵌入方法，将水印图像的奇异值嵌入上述子带奇异值。实验表明，该方法提取的GF‑2影像中特征点数量适中，方法效率高，对常见水印几何攻击鲁棒性高，可用于GF‑2影像数字水印版权保护。

技术领域

本发明涉及地图学与地理信息系统技术领域，涉及一种运用改进SIFT特征点的GF-2影像水印方法。

背景技术

近年来，随着遥感科学技术的飞速发展，高分辨率遥感影像成为对地观测的重要技术手段，遥感正向着高空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率发展。高分二号(GF-2)卫星作为对地观测系统中首颗突破亚米级的卫星，它的成功发射与使用标志着高分辨率影像的国产化，降低了对国外高分辨率数据的依赖性。GF-2影像具有分辨率高、精度高、应用领域广等特点，在国土资源利用、土地规划、农业和海洋等应用中发挥着重要作用。高分辨率遥感影像广泛应用，充分发挥数据的价值。然而数据的泄露、盗版以及非法传播使得数据的安全使用难以保证，更有甚者威胁国防建设与国防安全。数字水印作为信息安全领域的新技术为数据的安全使用提供技术保障。

由于一景GF-2影像往往无法实现对研究区域的全覆盖，在此情况下，为满足遥感制图以及理论研究的需求，通常需要对影像实施裁剪与拼接。此外，影像处理也会导致影像数据发生轻微的几何畸变，如平移、旋转和变形等。几何攻击会导致水印的同步信息遭到破坏，水印难以检测与提取。因此，高分影像水印方法需要解决抗几何攻击的难题。

解决此类问题的方案可分为三类：(1)将水印嵌入到具有不变性的变化域中；(2)嵌入一个反应图像几何变换参数的映射模板；(3)提取图像中具有不变性的特征点，并将水印嵌入到以特征点为中心，构造的具有不变性的特征区域中。其中，基于特征点的数字水印方法是一种常用的水印嵌入与检测的方法。尺度不变特征变换(Scale-Invariant FeatureTransform，SIFT)，SIFT是一种基于尺度空间的图像特征点提取算子，该算子所提取特征点具有信息量大、匹配精度高等特点，同时也对图像的缩放、旋转、平移和亮度变化等操作具有不变性，在抗几何攻击方面得到广泛的应用。为了增强方法的鲁棒性，本方法选择SIFT特征点提取方法，以特征点构建特征区域，并在特征区域的不变域中实现水印的嵌入。变换域水印方法相比空域水印方法具有更好的不可感知性与鲁棒性，如离散小波变换(DiscreteWavelet Transformation，DWT)可将图像分解为低频信息与高频信息，在鲁棒水印方法中被广泛应用。然而，由于DWT无法有效的表示图像的轮廓以及边缘信息，使得DWT应用于遥感影像水印技术时存在一定的局限性。非下采样Contourlet变换(Non-SubsampledContourlet Transform，NSCT)变换能有效表示出二维以及多维信号的边缘结构，在方向表示性与多分辨率特性方面弥补了DWT的不足。同时，相较于Contourlet变换，NSCT可避免频谱混叠现象，能更好地表达影像数据内容，将其应用于GF-2影像水印技术中，有望得到更佳的水印嵌入与检测效果。

本发明提出一种以SIFT为基础，将SIFT特征点水印方法与GF-2影像特性相适应，实现GF-2影像抗几何水印方法。

发明内容