一種遙感圖像的安全外包去噪方法技術

本發明專利技術涉及一種遙感圖像的安全外包去噪方法，所述去噪方法包括以下流程：遙感圖像拆分處理；遙感圖像隨機排列；遙感圖像Johnson–Lindenstrauss轉換；遙感圖像Paillier加密；遙感圖像非局部去噪；遙感圖像Paillier解密；遙感圖像恢復排列；遙感圖像合并處理。其優點在于，將在本地拆分并加密后的遙感圖像放在云端進行圖像去噪處理；不出現信息泄漏問題；只需在本地進行解密和合并后就可以得到該遙感圖像完成去噪后的圖像；可以提高原圖像的PSNR的值。

A security outsourcing denoising method for remote sensing images

The invention relates to a denoising method of remote sensing image security outsourcing, the denoising method comprises the following processes: remote sensing image resolution remote sensing image processing; random arrangement; remote sensing image Johnson - Lindenstrauss conversion; Paillier remote sensing image encryption; non local denoising of remote sensing image; remote sensing image Paillier decryption; remote sensing image restoration arrangement; remote sensing image combined treatment. The utility model has the advantages of remote sensing image in the local split and encrypted in the cloud image denoising; not leak information; only decrypt and merge in the local can get the complete remote sensing image denoising image; the original image can improve the value of PSNR.

【技術實現步驟摘要】
一種遙感圖像的安全外包去噪方法
本專利技術涉及圖像去噪
，具體地說，是一種遙感圖像的安全外包去噪方法。
技術介紹
遙感圖像在獲取和傳輸過程中，受各種噪聲影響，使圖像的邊緣紋理等細節丟失，線條迷糊，從而導致圖像的質量降低，增大了遙感圖像的分析與處理難度。為獲取清晰的、高質量的遙感圖像必須對其進行去噪或降噪的預處理。隨著空天地立體化遙感技術的發展，遙感圖像數據呈爆炸式增長，傳統的基于單機模式的遙感圖像處理暴露出許多問題，如處理速度慢、并發性能差等。因而傳統遙感圖像處理模式已經逐漸無法滿足用戶海量高精度遙感圖像處理的需求，所以迫切需要尋求一種新的高效的遙感圖像處理模式與處理方法。云計算就是一種新的計算模式，它是一個典型的分布式、并行計算模型，該模型能夠大大縮短計算任務的執行時間。隨著遙感圖像處理速度要求不斷地提高，遙感圖像處理越來越多地適合在分布式并行計算的云計算平臺上進行。由于云平臺本身的開放性特點，為遙感圖像的安全帶來新威脅，無法保證海洋遙感影像的安全性。因此，為了保護數據的安全性，很有必要對于敏感數據進行加密。中國專利技術專利CN201510220372.X，公開日為2016.12.07，公開了一種結合非局部先驗的復合正則化圖像去噪方法。但是該方法無法對圖像進行加密及去噪。因此，亟需一種能夠對遙感圖像加密并去噪的方法，既完成去噪又保證遙感圖像安全，而目前關于這種去噪方法還未見報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術中的不足，提供一種。為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案是：一種遙感圖像的安全外包去噪方法，所述去噪方法包括以下流程：S1：遙感圖像拆分處理；S2：遙感圖像隨機排列；S3：遙感圖像Johnson–Lindenstrauss轉換；S4：遙感圖像Paillier加密；S5：遙感圖像去噪；S6：遙感圖像Paillier解密；S7：遙感圖像恢復排列；S8：遙感圖像合并處理。其中，所述的步驟S5中的遙感圖像去噪為遙感圖像非局部去噪，所述的步驟S1-S4、S6-S8在本地客戶端進行，所述的步驟S5在云端進行。所述的步驟S1遙感圖像拆分處理中，其步驟為：讀取遙感圖像，設遙感圖像的長為im_h，寬為im_w，波段數為im_band_number，按照波段將遙感圖像拆分為im_band_number個圖像，分別讀取各個波段的16位深的灰度值。所述的步驟S2遙感圖像隨機排列中，選取一個波段的遙感圖像，對其進行隨機排列，其步驟如下：S21：生成一個長度為im_h×im_w的隨機數序列，并記錄其索引順序為索引順序A1；S22：將這個隨機數序列按照從小到大的順序進行排列，并記錄其索引順序為索引順序A2；S23：根據索引順序A1和索引順序A2，得到圖像置換數列和圖像恢復數列；S24：對圖像進行置換，其具體過程如下，S241：利用S23的圖像進行隨機排列的數列對遙感圖像進行塊置換；S242：圖像的16位深灰度值數組為im_array，獲取以im_array[m,n]為中心的d×d大小的矩陣塊，并將矩陣塊轉化為一行；S243：將數組im_array中的所有點重復步驟S242，最終獲得一個新數組；S244：利用圖像置換數列對S243中的新數組進行行置換，再次得到新數組；S245：對S244中的新數組，即完成行置換的數組，進行變維操作，得到一個三維數組im_block_permutation_array，該數組的長為im_h，寬為im_w，高為d2；S25：利用圖像置換數列對遙感圖像進行像素置換，得到一個二維數組im_pixel_permutation_array，該數組的長為im_h，寬為im_w。所述的步驟S3遙感圖像Johnson–Lindenstrauss轉換中，對完成塊置換的結果進行Johnson–Lindenstrauss轉換，即將每一個1×d2的向量壓縮成一個1×k的向量，得到一個三維數組im_JL_array，該數組的長為im_h，寬為im_w，高為k，其步驟如下，S31：隨機生成一個服從平均值為0，方差為1/k的高斯分布的d2×k的矩陣P；S32：使用三維數組im_block_permutation_array，利用數組中的[m,n,0]、[m,n,1]、……、[m,n,d2-2]、[m,n,d2-1]，組成一個行矩陣α；S33：隨機生成一個服從平均值為0，方差為ζ的高斯分布的1×k的矩陣Δ；S34：計算αP得到矩陣Y；S35：計算Y+Δ得到α′；S36：得到三維數組im_JL_array，即im_JL_array[m,n,0]＝α′[0,0]，im_JL_array[m,n,1]＝α′[0,1]，……，im_JL_array[m,n,k-2]＝α′[0,k-2]，im_JLarray[m,n,k-1]＝α′[0,k-1]。所述的步驟S4遙感圖像Paillier加密中，對二維數組im_pixel_permutation_array進行paillier加密，得到一個二維數組im_paillier_array，該數組的長為im_h，寬為im_w，其具體步驟如下，S41：選取兩個隨機素數p、q，并根據計算公式N＝pq，得出N的值；S42：計算出paillier加密參數λ和g，得到paillier加密的公鑰是(N,g)，私鑰是λ；S43：計算gm的值，m∈[0,65535]，并把所有結果保存在第一個表；S44：隨機生成65536個隨機數r，計算(gN)r的值，并把所有結果保存在第二個表；S45：對于二維數組的點im_pixel_permutation_array[i,j]，從第二個表中查找m的值等于該點對應的gm的值；S46：從第二個表中隨機抽取5個不同的(gN)r的值，即(gN)r1，(gN)r2，(gN)r3，(gN)r4，(gN)r5；S47：im_paillier_array[i,j]＝gm(gN)r1(gN)r2(gN)r3(gN)r4(gN)r5modN2；S48：將二維數組im_pixel_permutation_array所有的點重復步驟S45-S47，得到數組im_paillier_array。所述的步驟S5遙感圖像去噪中，對數組im_JLarray和im_paillier_array進行非局部去噪，得到一個二維數組im_paillier_result_array，該數組的長為im_h，寬為im_w，其具體步驟如下：S51：選取h1的值，h1為進行非局部去噪的濾波參數；S52：計算A的值，A為放大倍數，計算公式為A＝27×im_h×im_w；S53：用im_JLarray[m,n,0]，im_JL_array[m,n,1]，……，im_JL_array[m,n,k-2]，im_JLarray[m,n,k-1]組成一個行向量，記為V(m,n)；S54：用im_JL_array[i,j,0]，im_JL_array[i,j,1]，……，im_JL_array[i,j,k-2]，im_JL_array[m,n,k-1]組成一個行向量，記為V(i,j)；S55：計算os_dis_square[i,j]的值，os_di_square[i,j]為像素點i和像素點j之間的歐式距離的平方，計算公式為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種遙感圖像的安全外包去噪方法，其特征在于，所述的安全外包去噪方法包括以下流程：S1：遙感圖像拆分處理；S2：遙感圖像隨機排列；S3：遙感圖像Johnson–Lindenstrauss轉換；S4：遙感圖像Paillier加密；S5：遙感圖像去噪；S6：遙感圖像Paillier解密；S7：遙感圖像恢復排列；S8：遙感圖像合并處理。其中，所述的步驟S5中的遙感圖像去噪為遙感圖像非局部去噪，所述的步驟S1?S4、S6?S8在本地客戶端進行，所述的步驟S5在云端進行。

【技術特征摘要】
1.一種遙感圖像的安全外包去噪方法，其特征在于，所述的安全外包去噪方法包括以下流程：S1：遙感圖像拆分處理；S2：遙感圖像隨機排列；S3：遙感圖像Johnson–Lindenstrauss轉換；S4：遙感圖像Paillier加密；S5：遙感圖像去噪；S6：遙感圖像Paillier解密；S7：遙感圖像恢復排列；S8：遙感圖像合并處理。其中，所述的步驟S5中的遙感圖像去噪為遙感圖像非局部去噪，所述的步驟S1-S4、S6-S8在本地客戶端進行，所述的步驟S5在云端進行。2.根據權利要求1所述的安全外包去噪方法，其特征在于，所述的步驟S1遙感圖像拆分處理中，其步驟為：讀取遙感圖像，設遙感圖像的長為im_h，寬為im_w，波段數為im_band_number，按照波段將遙感圖像拆分為im_band_number個圖像，分別讀取各個波段的16位深的灰度值。3.根據權利要求1所述的安全外包去噪方法，其特征在于，所述的步驟S2遙感圖像隨機排列中，選取一個波段的遙感圖像，對其進行隨機排列，其步驟如下：S21：生成一個長度為im_h×im_w的隨機數序列，并記錄其索引順序為索引順序A1；S22：將這個隨機數序列按照從小到大的順序進行排列，并記錄其索引順序為索引順序A2；S23：根據索引順序A1和索引順序A2，得到圖像置換數列和圖像恢復數列；S24：對圖像進行置換，其具體過程如下，S241：利用S23的圖像進行隨機排列的數列對遙感圖像進行塊置換；S242：圖像的16位深灰度值數組為im_array，獲取以im_array[m,n]為中心的d×d大小的矩陣塊，并將矩陣塊轉化為一行；S243：將數組im_array中的所有點重復步驟S242，最終獲得一個新數組；S244：利用圖像置換數列對S243中的新數組進行行置換，再次得到新數組；S245：對S244中的新數組，即完成行置換的數組，進行變維操作，得到一個三維數組im_block_permutation_array，該數組的長為im_h，寬為im_w，高為d2；S25：利用圖像置換數列對遙感圖像進行像素置換，得到一個二維數組im_pixel_permutation_array，該數組的長為im_h，寬為im_w。4.根據權利要求1所述的安全外包去噪方法，其特征在于，所述的步驟S3遙感圖像Johnson–Lindenstrauss轉換中，對完成塊置換的結果進行Johnson–Lindenstrauss轉換，即將每一個1×d2的向量壓縮成一個1×k的向量，得到一個三維數組im_JL_array，該數組的長為im_h，寬為im_w，高為k，其步驟如下：S31：隨機生成一個服從平均值為0，方差為1/k的高斯分布的d2×k的矩陣P；S32：使用三維數組im_block_permutation_array，利用數組中的[m,n,0]、[m,n,1]、……、[m,n,d2-2]、[m,n,d2-1]，組成一個行矩陣α；S33：隨機生成一個服從平均值為0，方差為ζ的高斯分布的1×k的矩陣Δ；S34：計算αP得到矩陣Y；S35：計算Y+Δ得到α′；S36：得到三維數組im_JL_array，即im_JL_array[m,n,0]＝α′[0,0]，im_JL_array[m,n,1]＝α′[0,1]，……，im_JL_array[m,n,k-2]＝α′[0,k-2]，im_JL_array[m,n,k-1]＝α′[0,k-1]。5.根據權利要求1所述的安全外包去噪方法，其特征在于，所述的步驟S4遙感圖像Paillier加密中，對二維數組im_pixel_permutation_array進行paillier加密，得到一個二維數組im_paillier_array，該數組的長為im_h，寬為im_w，其具體步驟如下：S41：選取兩個隨機素數p、q，并根據計算公式N＝pq，得出N的值；S42：計算出paillier加密參數λ和g，得到paillier加密的公鑰是(N,g)，私鑰是λ；S43：計算gm的值，m∈[0,65535]，并把所有結果保存在第一個表；S44：隨機生成65536個隨機數r，計算(gN)r的值，并把所有結果保存在第二個表；S45：...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃冬梅，魏立斐，戴亮，宋巍，石少華，王麗琳，吳國健，
申請(專利權)人：上海海洋大學，
類型：發明
國別省市：上海,31