基于特征区域的抗几何攻击遥感影像水印算法

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遥感影像作为一种高精度的对地观测数据,是国家战略性基础资源的重要组成部分,其应用领域随着遥感技术的发展而越发广泛。与此同时,随着地理信息服务平台的发展与遥感数据商业化程度的提升,遥感影像共享变得越来越普遍。遥感影像共享可以提高地理信息服务质量,但也使得影像非法复制、恶意传播等侵权事件频发,如何在发生版权纠纷时确定影像的版权所属是目前亟待解决的问题。因此,遥感影像版权保护已成为迫切需求,安全可靠的影像版权认证方法是保证遥感影像发挥其应用价值的重要基础。数字水印是当前信息安全领域的一项重要技术手段,不仅在图像、音频、视频等多媒体文件的版权保护中起到关键作用,也为遥感影像版权保护提供了可行的方案。数字水印技术将影像版权、用户编码等水印信息不可见地嵌入到遥感影像中,使得水印与影像一体化,在必要时从影像中提取水印信息,确定版权所属方,在技术层面实现对遥感影像数据的版权认证。在遥感影像的使用过程中,使用者不可避免的需要对影像进行配准、拼接等处理,这些处理会使得含水印影像发生几何形变,从而破坏水印与影像的同步关系,导致无法提取有效的水印信息,影响影像的版权认证。因此,遥感影像水印算法抵抗几何攻击的性能是决定其实用性的关键。本文基于当前的遥感影像数字水印技术,结合影像特征提取方法,展开基于特征区域的抗几何攻击遥感影像水印算法研究,主要研究内容包括:(1)梳理了数字水印技术的概念、分类、用途、算法流程等基本内容;归纳了遥感影像区别于图像的特点,继而提出遥感影像水印算法应符合的各项要求;结合遥感影像的使用场景,对遥感影像水印攻击方式及遥感影像水印算法评估体系等内容分别进行总结,为基于特征区域的抗几何攻击遥感影像水印算法研究提供理论依据和技术路线。(2)针对遥感影像经过几何变换后水印与影像的同步性被破坏,导致水印无法正常检测的问题,提出了一种结合ASIFT和归一化的遥感影像水印算法。算法利用ASIFT的仿射不变特性构造稳定的影像特征区域,并对特征区域进行基于矩的归一化处理,采用量化嵌入规则将水印嵌入特征区域,算法不仅兼顾良好的不可感知性与鲁棒性,而且在水印提取过程中实现了无需原始影像参与的盲提取。(3)由于对特征区域进行水印嵌入会影响特征点的稳定性,即影像嵌入水印后部分特征点难以识别,而MSER算法依据区域整体像素值与边缘像素值的关系检测极值区域,在控制水印嵌入强度的前提下,水印嵌入不会影响极值区域的判定。有鉴于此,提出了一种基于MSER的遥感影像水印算法,使用该算法嵌入水印后影像仍能保持其高精度特性,并对几何变换、滤波和裁剪等水印攻击具有良好的鲁棒性。
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