[发明专利]一种运用感知哈希的高光谱遥感影像完整性认证方法

说明书

针对高光谱遥感影像在数据传输过程中的影像内容完整性认证问题，本发明公开一种运用感知哈希的高光谱遥感影像完整性认证方法。考虑到高光谱影像中丰富的光谱信息，该方法首先对影像进行格网划分，对每个格网运用K‑均值分类，并对分类的结果进行直方图统计，进而从直方图统计的结果中提取影像的光谱信息。然后计算影像的高阶Zernike矩提取格网影像的空间纹理信息，最终结合光谱信息与空间纹理信息生成每个格网影像的感知哈希序列。结果表明，该方法可以实现对高光谱影像局部地物恶意篡改的定位，同时对常见的部分内容保持操作具有较好的鲁棒性，为高光谱影像的内容完整性认证提供了一种新的思路与方法，从而进一步保障高光谱影像的实际使用价值。

技术领域

本发明属于地图学与地理信息系统技术领域，涉及一种运用感知哈希的高光谱遥感影像完整性认证方法。

背景技术

高光谱遥感技术因其独特的光谱特征，被广泛的应用于林业及农业精细化管理、军事探测、土地覆盖分类、现代化城市规划与建设等诸多领域，成为对地观测的重要技术之一。计算机网络的发展使得信息共享与传播变得更加便捷高效，因此高光谱遥感影像势必迎来更大规模的传播与应用。然而，随着遥感影像处理技术日渐成熟，增加了影像在传播过程中非法篡改的风险。因此，高效可靠的高光谱遥感影像内容完整性认证是保证影像应用的重要基础。

基于感知哈希的数据内容完整性认证技术成为近几年国内外学者的研究热点。感知哈希技术是实现原始多媒体数据到与数据相对应的感知摘要集的过程，感知哈希可以将具有相同感知内容的数据唯一的映射成一段数字摘要。与数字签名和数字水印相比，感知哈希具有较高的鲁棒性和安全性，并且为数据内容的识别、检索以及认证提供了可靠的技术支撑。

由于感知哈希在多媒体图像内容完整性认证和图像检索等方面具有良好的性能，基于感知哈希的地理空间数据完整性的认证逐渐成为近些年学者们研究的重点内容。Zhang等首次提出一种基于感知哈希的矢量地理数据认证方法，该方法对常见的矢量数据攻击都具有较好的鲁棒性。另外，张鑫港等人结合DEM数据特点，提出了一种适用于DEM数据认证与篡改定位的感知哈希方法，该方法采用DCT提取DEM数据的特征信息，并结合DEM 数据的高程相对中误差，实现了对DEM数据中局部数据恶意篡改的检测与定位。此外，基于感知哈希的遥感影像内容完整性认证方法也收到广泛关注。丁凯孟及其团队提出了一系列遥感影像内容完整性认证方法，其中基于改进的U-Net模型的高分辨率遥感影像完整性认证感知哈希方法创新性地实现了基于影像边缘特征的感知哈希技术与深度学习的结合，从而更加精确地检测影像内容是否遭遇篡改，并且对高分辨率遥感影像常见的内容保持操作具有极高的鲁棒性，但该方法对局部篡改定位能力不足。Zhang等人提出了顾及影像全局特征与局部特征的高分辨率遥感影像内容完整性方法，该方法结合 SIFT特征提取方法和Zernike矩提取影像的局部特征和全局特征，通过这种方式实现了对影像不同类型攻击方式的识别，同时实现了对影像局部篡改的检测与定位。然而，这两种方法都是在影像的灰度图像上提取用于完整性认证的空间特征，未能顾及影像的光谱特征信息。此外，Ding提出了一种用于多光谱影像认证的感知哈希方法，该方法通过波段聚类以及融合波段的边缘特征实现了对多光谱遥感影像的内容完整性认证，并且具有良好的鲁棒性，该方法在影像完整性认证的过程中考虑到了波段信息的重要性。

本发明结合感知哈希方法的优势，提出了一种运用感知哈希的高光谱遥感影像完整性认证方法，实现对高光谱遥感影像完整性的认证。

发明内容