專利名稱：評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感圖像量測(cè)精度所造成影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字信號(hào)和數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感圖像量測(cè)精度所造成影響的方法；
背景技術(shù)：
隨著遙感平臺(tái)和遙感器成像技術(shù)的發(fā)展，遙感圖像的獲取越來(lái)越便捷，已經(jīng)逐漸成為21世紀(jì)地理空間信息數(shù)據(jù)獲取的重要信息來(lái)源之一；一般圖像僅僅是對(duì)客觀物體的一種相似性模仿或描述，是一種不完全、不精確但在某種意義上適當(dāng)?shù)谋硎荆菍?duì)所表示客觀物體信息的高度濃縮和概括；普通圖像作為“Picture” (照片、圖片)，只需滿足視覺(jué)需求，而遙感圖像除了本身作為“Picture” (照片、圖片)之外，還包含“Data” (數(shù)據(jù)、信息)， 它是空間物體的波譜特性在空間范圍內(nèi)的測(cè)量結(jié)果，是遙感探測(cè)目標(biāo)的信息載體，是遙感解譯人員獲取地球表層資源、環(huán)境等地學(xué)專題信息的載體，與一般圖像相比，遙感圖像具有以下特性1.作為地理空間信息的重要組成部分，具有定位、定性、關(guān)系特征和時(shí)間特征；2.作為空間物體的波譜特性在空間范圍內(nèi)的測(cè)量結(jié)果，具有視覺(jué)特征，但從觀測(cè)角度講，必須結(jié)合同時(shí)得到的同一目標(biāo)區(qū)域的多個(gè)圖像才可以認(rèn)為是在設(shè)定時(shí)間條件下對(duì)環(huán)境的完整描述；3.具有多波段特性，并且不同探測(cè)儀器在不同波段所反映的地物信息也不同；4.具有持續(xù)動(dòng)態(tài)性和多尺度性，是一種多尺度的、變時(shí)間粒度的復(fù)雜時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)；5.紋理結(jié)構(gòu)豐富，特征結(jié)構(gòu)復(fù)雜；6.不具備明顯的主題特征信息，信息內(nèi)容復(fù)雜，并且由于傳感器的空間分辨率和光譜分辨率的局限性，導(dǎo)致遙感圖像存在設(shè)定程度的模糊性和多義性；7.數(shù)據(jù)量巨大，單個(gè)遙感圖像的數(shù)據(jù)量就可高達(dá)GB級(jí)；目前，遙感技術(shù)已經(jīng)滲透到國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，在軍事偵察、目標(biāo)監(jiān)測(cè)，打擊效果評(píng)估、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、糧食估產(chǎn)、土地利用調(diào)查、地表資源普查、災(zāi)情監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘察、石油勘探、地形測(cè)繪等方面都具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值；由于遙感應(yīng)用是以實(shí)際觀測(cè)圖像為基礎(chǔ)的，因此，對(duì)于遙感圖像的數(shù)據(jù)安全技術(shù)研究具有重要意義；信息隱藏anformation Hiding, IH)是一種防止重要數(shù)據(jù)遭受攻擊(可以使受到攻擊的數(shù)據(jù)得到檢測(cè)與識(shí)別)或?qū)⒅匾臄?shù)據(jù)或信息嵌入或隱藏在其他數(shù)據(jù)媒體(如數(shù)字圖像、圖形，數(shù)字音頻，數(shù)字視頻以及數(shù)字文本等)中的技術(shù)；信息隱藏技術(shù)的應(yīng)用范圍涵蓋軍事部門(mén)、情報(bào)部門(mén)、犯罪集團(tuán)之間的通信、司法領(lǐng)域的取證以及網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物交易、電子付款、電子選舉等許多方面；如可以在數(shù)字產(chǎn)品中嵌入有代表性的圖形圖像資料以實(shí)現(xiàn)版權(quán)宣告與標(biāo)識(shí)；可以通過(guò)隱藏的數(shù)據(jù)判斷該數(shù)字產(chǎn)品是否遭受攻擊(如修改、偽造等)；可以將保密信息隱藏在其它數(shù)據(jù)中以實(shí)現(xiàn)安全傳遞，即使載密數(shù)據(jù)被截獲其保密信息也不容易被解讀；也可以用來(lái)判斷一些數(shù)字聲音或數(shù)字錄像資料是否能被用于法庭作證等；縱觀國(guó)內(nèi)外有關(guān)信息隱藏的研究狀況，雖然取得了許多結(jié)果，但迄今為止針對(duì)數(shù)字化地理空間數(shù)據(jù)保持量測(cè)與定位精度的信息隱藏研究尚無(wú)人研究，有關(guān)信息隱藏在攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域的應(yīng)用研究尚無(wú)深入的報(bào)道；由于遙感圖像表現(xiàn)形式的復(fù)雜性、應(yīng)用要求的特殊性，要求信息影藏容量對(duì)其質(zhì)量的影響必須符合精度要求，即“近無(wú)損”要求，指隱藏信息對(duì)遙感圖像應(yīng)用效果的影響是可量測(cè)的，即只要含隱藏信息遙感圖像的每個(gè)像點(diǎn)與原始遙感圖像上相應(yīng)像點(diǎn)的最大距離(或像素值的最大差值)均在最大誤差閾值之內(nèi)，則認(rèn)為數(shù)據(jù)精度是可以接受的，如果這個(gè)閾值足夠小，則認(rèn)為處理后遙感圖像的應(yīng)用結(jié)果和原始遙感圖像的應(yīng)用結(jié)果是極端接近的；因此，如何評(píng)價(jià)信息隱藏后遙感圖像數(shù)據(jù)量測(cè)與定位的質(zhì)量，如何設(shè)計(jì)保持量測(cè)與定位精度的信息隱藏算法，如何評(píng)價(jià)信息隱藏容量與遙感圖像量測(cè)和定位精度的關(guān)系，從而為遙感圖像的版權(quán)保護(hù)、安全分發(fā)、攻擊檢測(cè)、授權(quán)訪問(wèn)、 責(zé)任追究等提供有效的技術(shù)支持，更好的促進(jìn)地理空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，具有重要研究?jī)r(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感圖像量測(cè)精度所造成影響的方法，以對(duì)信息隱藏后的遙感圖像的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。一種評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感圖像量測(cè)精度所造成影響的方法，其中包括如下步驟1)、獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括原始載體遙感圖像，待隱藏信息，并將獲取的數(shù)據(jù)放入指定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域；之后，進(jìn)入步驟2)；2)、讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域中的原始載體遙感圖像數(shù)據(jù)及待隱藏信息，并選擇不同容量的待隱藏信息嵌入原始載體遙感圖像，得到相應(yīng)的含隱藏信息的遙感圖像數(shù)據(jù)，并將含隱藏信息的遙感圖像數(shù)據(jù)放入指定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域中；之后，進(jìn)入步驟3)；3)、讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域中的原始載體遙感圖像數(shù)據(jù)及含有不同容量隱藏信息的遙感圖像數(shù)據(jù)；分別對(duì)原始載體遙感圖像數(shù)據(jù)及含有不同容量隱藏信息的遙感圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀質(zhì)量評(píng)估，客觀質(zhì)量評(píng)估包括計(jì)算信噪比、峰值信噪比、中誤差、最大誤差、最小二乘匹配數(shù)據(jù)；之后，設(shè)定限差并計(jì)算匹配結(jié)果；然后進(jìn)入步驟4)；4)將第幻步中的質(zhì)量評(píng)估數(shù)據(jù)與遙感圖像的精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判斷是否有 95%及以上的遙感圖像像素的平面坐標(biāo)誤差彡lpixel，若是，則判定為符合精度要求，將符合精度指標(biāo)的含有隱藏信息的遙感圖像存入系統(tǒng)指定的圖像存儲(chǔ)區(qū)域；其中，所述的質(zhì)量評(píng)估數(shù)據(jù)包括信噪比、峰值信噪比、中誤差、通過(guò)最小二乘匹配法得到的誤差值以及最大誤差值、像素移位值。所述的評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感圖像量測(cè)精度所造成影響的方法，其中步驟2) 中所述的“選擇不同容量的待隱藏信息嵌入原始載體遙感圖像”是采用基于傅斯特納特征點(diǎn)的遙感圖像信息隱藏方法，具體步驟如下①、提取初選點(diǎn)；計(jì)算像素I(i，j)在上下左右4個(gè)方向的灰度差分絕對(duì)值dgl， dg2，dg3，dg4，并計(jì)算其中值Μ;dgl = g^.-g^.j
權(quán)利要求
1.一種評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感圖像量測(cè)精度所造成影響的方法，其特征在于包括如下步驟1)、獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括原始載體遙感圖像，待隱藏信息，并將獲取的數(shù)據(jù)放入指定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域；之后，進(jìn)入步驟2)；2)、讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域中的原始載體遙感圖像數(shù)據(jù)及待隱藏信息，并選擇不同容量的待隱藏信息嵌入原始載體遙感圖像，得到相應(yīng)的含隱藏信息的遙感圖像數(shù)據(jù)，并將含隱藏信息的遙感圖像數(shù)據(jù)放入指定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域中；之后，進(jìn)入步驟3)；3)、讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域中的原始載體遙感圖像數(shù)據(jù)及含有不同容量隱藏信息的遙感圖像數(shù)據(jù)；分別對(duì)原始載體遙感圖像數(shù)據(jù)及含有不同容量隱藏信息的遙感圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀質(zhì)量評(píng)估，客觀質(zhì)量評(píng)估包括計(jì)算信噪比、峰值信噪比、中誤差、最大誤差、最小二乘匹配數(shù)據(jù)；之后，設(shè)定限差并計(jì)算匹配結(jié)果；然后進(jìn)入步驟4)；4)將第幻步中的質(zhì)量評(píng)估數(shù)據(jù)與遙感圖像的精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判斷是否有95%及以上的遙感圖像像素的平面坐標(biāo)誤差< lpixel，若是，則判定為符合精度要求，將符合精度指標(biāo)的含有隱藏信息的遙感圖像存入系統(tǒng)指定的圖像存儲(chǔ)區(qū)域；其中，所述的質(zhì)量評(píng)估數(shù)據(jù)包括信噪比、峰值信噪比、中誤差、通過(guò)最小二乘匹配法得到的誤差值以及最大誤差值、像素移位值。
2.如權(quán)利要求1所述的評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感圖像量測(cè)精度所造成影響的方法，其特征在于步驟幻中所述的“選擇不同容量的待隱藏信息嵌入原始載體遙感圖像”是采用基于傅斯特納特征點(diǎn)的遙感圖像信息隱藏方法，具體步驟如下①、提取初選點(diǎn)；計(jì)算像素I(i，j)在上下左右4個(gè)方向的灰度差分絕對(duì)值dgl，d&，如3， dg4，并計(jì)算其中值M;dgi = gi.rgi+i.jdg2 = gi,rgi,j+idg3 = Igi.j-gi-i.j(1)dg4 = gi,rgi,j-iM = HiicKdg1, dg2, dg3, dg4)其中，」表示像素I (i，j)的像素值，像素I (i，j)中的i、j分別表示該像素I (i，j) 的橫向、縱向坐標(biāo)位置；設(shè)定閾值Td，選取M > Td的像素I (i，j)為初選點(diǎn)；②、利用傅斯特納算子計(jì)算初選點(diǎn)的協(xié)方差矩陣N及興趣值qy，計(jì)算窗口大小為 mXm，其中，m為該窗口的邊長(zhǎng)；
3.如權(quán)利要求1或2所述的評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感圖像量測(cè)精度所造成影響的方法，其特征在于步驟3)中所述的客觀質(zhì)量評(píng)估中的信噪比、峰值信噪比、中誤差、最大誤差、最小二乘匹配數(shù)據(jù)的計(jì)算方法具體如下；①基于圖像像點(diǎn)灰度值的評(píng)估方法，信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)、峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio, PSNR)和中誤差(PMSE)的定義分別為
全文摘要
本發(fā)明提供了一種評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感影像量測(cè)精度影響的方法，利用基于傅斯特納特征點(diǎn)的遙感影像信息隱藏方法對(duì)原始載體遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行不同容量的信息隱藏，并對(duì)信息隱藏后遙感影像的質(zhì)量進(jìn)行客觀定量評(píng)價(jià)，利用最小二乘匹配方法評(píng)價(jià)信息隱藏容量對(duì)遙感影像量測(cè)精度的影響，為設(shè)計(jì)更優(yōu)的信息隱藏算法提供客觀準(zhǔn)確的參考標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01S7/48GK102236892SQ20101015396
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者宋向, 楊陽(yáng), 王蘭, 王振國(guó), 王洛飛, 耿則勛, 陳路, 魏小峰 申請(qǐng)人:耿則勛