1.基于特征点过滤与排序的遥感影像主题敏感哈希认证方法,具体步骤如下,其特征在于:
步骤(1)、根据实际应用的主题,构建用于遥感影像主题敏感区域提取的“复合训练样本数据集”,并选择合适的深度学习模型,并基于构建的复合训练样本数据集对该模型进行训练;
步骤(2)、使用该训练好的深度学习模型对遥感影像进行预测,得到灰度化的预测结果,进一步对该预测结果的每一个像素进行二值化,得到的二值图即为该遥感影像的加权掩膜;
步骤(3)、提取该遥感影像的SIFT特征点,并基于加权掩膜对提取的特征点进行过滤;
步骤(4)、根据“距离就近边缘的距离”对过滤后的特征点进行排序,得到该遥感影像的主题敏感特征点,并记录主题敏感特征点的数量;
步骤(5)、根据主题敏感特征点构建特征矩阵,对该矩阵进行PCA分解,得到特征矩阵的主成分,再通过Hash函数对主成分进行压缩,最后串联主题敏感特征点的数量得到遥感影像的主题敏感哈希序列;
步骤(6)、遥感影像的完整性认证过程,分两步:首先对比待认证遥感影像和原始遥感影像的主题敏感特征点的数量,然后对比主成分的哈希值。
2.根据权利要求1所述基于特征点过滤与排序的遥感影像主题敏感哈希认证方法,其特征在于,步骤(1)构建用于面向敏感区域提取的“复合训练样本数据集”,具体为:(a)、制作面向特定主题的训练样本数据集:对每幅用于训练的遥感影像,将遥感影像中的特定目标进行标注;将遥感影像及其掩模的大小归一化为神经网络的输入大小;重复上述步骤,标注一定数量的遥感影像,得到的数据集记为TS1;TS1中包含N1对训练样本,即:card(TS1)=N1
(b)、另选择部分遥感影像,使用Canny算子提取边缘特征,得到遥感影像的边缘图像;
对于边缘图像,手动删除“与地物边缘”无关的“伪边缘特征”,包括雾气和光线造成的边缘;
将去除“伪边缘特征”的边缘特征图像作为相应遥感影像的掩模,并将遥感影像及其掩模的大小归一化为神经网络的输入大小;重复上述步骤,得到的数据集记为TS2;TS2中包含N2对训练样本,即:
card(TS2)=N2
(c)、TS1与TS2合并起来,构成复合训练样本数据集,记为TS。即:TS=TS1∪TS2
(d)、为保障鲁棒性,设置阈值Tr,TS1与TS2中训练样本的数量比应大于Tr,即:card(TS1):card(TS2)>Tr:1。
3.根据权利要求1所述基于特征点过滤与排序的遥感影像主题敏感哈希认证方法,其特征在于,步骤(2)得到该遥感影像的加权掩膜,具体为:(a)、待生成感知哈希序列的遥感影像,记为I1,使用训练好的深度神经网络模型对I1进行预测,得到初步分割结果,记为I2;
(b)、设定阈值Tp,例如T=35;
(c)、对于I2中的每个像素,如果灰度值大于Tp,则该像素重置为255,否则重置为0;
(d)、I2中的每个像素都重置之后,得到该遥感影像的加权掩膜,记为I3。
4.根据权利要求1所述基于特征点过滤与排序的遥感影像主题敏感哈希认证方法,其特征在于,步骤(3)基于加权掩膜对特征点进行过滤,具体为:(a)、提取遥感影像I1的SIFT特征点,得到特征点向量,记为P;P中的每个特征点记为Pi,其中,Pi在图像I1中的横纵坐标记为(x,y);
(b)、对于P中每个SIFT特征点Pi,如果加权掩膜图像I3中其相同位置的像素的值为0,即如果I3(x,y)=0,则将Pi从中P删除;
(c)、重复(b)操作,直到P中每个特征点Pi对应的像素I3(x,y)的值均不为0。
5.根据权利要求1所述基于特征点过滤与排序的遥感影像主题敏感哈希认证方法,其特征在于,步骤(4)基于“距离就近边缘的距离”对过滤后的特征点进行排序,得到遥感影像的主题敏感特征点,具体为:
(a)、通过Canny算子提取加权掩膜I3的边缘图像,记为I4;
(b)、对于P中每个特征点Pi,计算其“最短边缘距离”:Pi到I4中任意边缘点的最短距离;
(c)、所有Pi的最短边缘距离构成向量D,D的每个元素Di即为相应特征点Pi的最短边缘距离;
(d)、根据最短边缘距离对Pi进行降序排序。
6.根据权利要求1所述基于特征点过滤与排序的遥感影像主题敏感哈希认证方法,其特征在于,步骤(5)根据主题敏感特征点构建特征矩阵,具体如下:(a)、设定正整数z,用于记录有效特征点的个数;初始状态下,z=0;
(b)如果P中的特征点多于128,则保留前128个特征点,删除其余的特征点,并设定z=
128;
(c)、如果P中的特征点少于128,将z设置为实际特征点的个数;同时,在P中添加“虚拟特征点”,每个虚拟特征点的描述符为0;
(e)、用7位二进制表示z;
(f)、构建128×128的特征矩阵,其中,P中每个特征点Pi的128维的描述符构成矩阵的一行,得到的特征矩阵记为M。
7.根据权利要求1所述基于特征点过滤与排序的遥感影像主题敏感哈希认证方法,其特征在于,步骤(5),对特征矩阵M进行PCA分解,并通过Hash函数对量化之后的矩阵主成分进行归一化,得到遥感影像的主题敏感哈希序列,具体如下:(a)、对特征矩阵M进行PCA分解,分解之后的矩阵记为M’;
(b)、设置参数n(n大于等于1,且小于等于64;建议n=2)、参数k(k大于等于2,且小于等于16;建议k=2);
(c)、取M’的前n列作为主成分;
(d)、量化主成分:对主成分的每个元素,用二进制表示,并取其整数部分前k位;如果元素的整数部分不足k位,则用0补齐;
(e)、将量化后的主成分的每个元素进行串联,并通过密码学Hash函数对提取的奇异值进行归一化,得到的字符串记为str1;
(f)、将z与str1进行串联,得到的结果就是该遥感影像的主题敏感哈希序列,记为hashStro。
8.根据权利要求1所述的基于特征点过滤与排序的遥感影像主题敏感哈希认证方法,其特征在于:步骤(6)遥感影像的完整性认证过程,分两步进行,具体如下:(a)、待认证的遥感影像,记为It,采用步骤(2)~步骤(7)的方法生成其主题敏感哈希序列,记为hashStrt;
(b)、对比hashStrt与hashStro的前7位,如果不相等,则说明待认证影像与原始影像的主题敏感特征点的数量不同,也就说明待认证遥感影像It遭到了篡改,认证过程到此结束;
否则,继续下一步操作;
(c)、对比hashStrt与hashStro的剩下部分,如果不相等,则说明待认证遥感影像It遭到了篡改;如果相等,说明待认证遥感影像It的内容没有发生变化。