丁凱孟

1. 金陵科技學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與通信工程學(xué)院，江蘇 南京 211169； 2. 南京師范大學(xué)虛擬地理環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023

丁凱孟.基于感知哈希的遙感影像認(rèn)證算法研究[J].測繪學(xué)報(bào)，2017,46(9)：1205.

10.11947/j.AGCS.2017.20170233.

DING Kaimeng.Perceptual Hashing Based Authentication Algorithm Research for Remote Sensing Image[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2017,46(9):1205. DOI:10.11947/j.AGCS.2017.20170233.

基于感知哈希的遙感影像認(rèn)證算法研究

丁凱孟1,2

1. 金陵科技學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與通信工程學(xué)院，江蘇 南京 211169； 2. 南京師范大學(xué)虛擬地理環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023

遙感影像數(shù)據(jù)作為對(duì)地觀測的重要成果，在眾多領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。但是，遙感影像處理技術(shù)的發(fā)展、數(shù)據(jù)管理制度的漏洞、人為因素的威脅、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的開放性等，使遙感影像在傳輸、存儲(chǔ)與使用過程中容易遭受各種無意或有意的篡改攻擊，其完整性、真實(shí)性問題日漸突出。如果遙感影像的完整性、真實(shí)性受到影響，那么使用價(jià)值將大打折扣，甚至帶來不可彌補(bǔ)的重大損失，所以，遙感影像的完整性、真實(shí)性認(rèn)證研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

傳統(tǒng)的認(rèn)證技術(shù)更多地關(guān)注數(shù)據(jù)載體的認(rèn)證，無法區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的有效內(nèi)容信息是否遭到篡改，不能滿足遙感影像認(rèn)證的需要。近些年新興的感知哈希技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)基于內(nèi)容的認(rèn)證，為遙感影像的認(rèn)證提供了新的解決方法。本文以實(shí)現(xiàn)遙感影像的內(nèi)容認(rèn)證為目的，在分析遙感影像的數(shù)據(jù)特性和應(yīng)用環(huán)境的基礎(chǔ)上，研究遙感影像感知哈希算法，以期更好地實(shí)現(xiàn)遙感影像的認(rèn)證。

本文主要的研究工作如下：

(1) 分析了遙感影像數(shù)據(jù)的自身特征，闡述了感知哈希的基本原理，在此基礎(chǔ)上，探討了遙感影像感知哈希算法的特點(diǎn)與要求。

(2) 針對(duì)遙感影像海量性和大尺寸的特點(diǎn)，研究了基于格網(wǎng)劃分與感知哈希的遙感影像認(rèn)證方法，提出了三種遙感影像的感知哈希認(rèn)證算法，分別是：基于四邊形格網(wǎng)劃分的遙感影像感知哈希認(rèn)證算法；基于自適應(yīng)格網(wǎng)劃分的遙感影像感知哈希認(rèn)證算法；基于金字塔模型與格網(wǎng)劃分的感知哈希認(rèn)證算法，實(shí)現(xiàn)海量影像的細(xì)粒度認(rèn)證。

(3) 針對(duì)遙感影像對(duì)認(rèn)證的精度要求較高的特點(diǎn)與邊緣特征在遙感影像應(yīng)用中的重要地位，研究了基于邊緣特征的遙感影像感知哈希認(rèn)證算法。提出了一種基于空域邊緣特征提取的遙感影像感知哈希認(rèn)證算法，通過自適應(yīng)的預(yù)處理過程實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效率與認(rèn)證精度之間的平衡，并通過奇異值分解降低特征敏感性與算法抗差性之間的矛盾；進(jìn)而提出了一種基于自適應(yīng)Gabor濾波器組與離散小波變換(DWT變換)的遙感影像感知哈希算法，利用Gabor濾波器能夠在不同方向和頻率增強(qiáng)圖像的特點(diǎn)，在不同尺度下提取遙感影像不同區(qū)域的局部邊緣特征構(gòu)造感知哈希序列，克服特征的冗余，增強(qiáng)算法抗差性與靈活性。

(4) 針對(duì)多光譜遙感影像的數(shù)據(jù)特征，提出了三種多光譜影像感知哈希認(rèn)證算法，分別是：波段特征綜合的多光譜影像感知哈希算法；基于波段特征融合的遙感影像感知哈希算法；基于互信息與波段近鄰傳播聚類(AP聚類)的多光譜影像感知哈希認(rèn)證算法，滿足了多光譜影像不同應(yīng)用環(huán)境中的完整性認(rèn)證需求。

(5) 針對(duì)遙感影像認(rèn)證過程中認(rèn)證信息自身的安全問題，研究了認(rèn)證信息的安全管理方法：針對(duì)遙感影像機(jī)密性的特點(diǎn)，提出了一種遙感影像多級(jí)認(rèn)證權(quán)限的管理算法，根據(jù)遙感影像不同區(qū)域的敏感等級(jí)和用戶的級(jí)別確定用戶對(duì)相應(yīng)的區(qū)域是否擁有認(rèn)證權(quán)限；針對(duì)認(rèn)證過程中的密鑰管理問題和認(rèn)證信息自身安全問題，提出了基于橢圓曲線密碼與感知哈希的遙感影像認(rèn)證方法；針對(duì)遙感影像認(rèn)證過程中認(rèn)證信息需要獨(dú)立傳輸與存儲(chǔ)管理問題，研究了基于信息隱藏技術(shù)實(shí)現(xiàn)認(rèn)證信息隱蔽傳輸?shù)姆椒ā?/p>

Perceptual Hashing Based Authentication Algorithm Research for Remote Sensing Image

DING Kaimeng1,2

1. Jinling Institute of Technology, Nanjing 211169, China; 2. Key Laboratory of Virtual Geographic Environment of Ministry of Education, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China

his doctoral degree from Nanjing Normal University on June 2015，majors in geographic data security.

P208

D

1001-1595(2017)09-1205-01

總裝備部十二五項(xiàng)目、國家社科基金重大項(xiàng)目(11&ZD162)、資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目

2017-05-08

丁凱孟(1985—)，男，2014年12月畢業(yè)于南京師范大學(xué)，獲理學(xué)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師：朱長青教授)，研究方向?yàn)榈乩頂?shù)據(jù)安全。

E-mail： dingkaimeng@foxmail.com