[發明專利]基于空間特征的矢量地圖可逆水印處理方法

有效

• 申請號: 200910071879.8
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101604440A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 門朝光;曹劉娟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及地理信息科學、信息安全、可逆水印，具體講是一種基于空間特性的矢量地圖可逆水印處理方法。

(二)背景技術

數字矢量地圖是構成地理信息系統(GIS)的核心數據，它具有精度高、支持高質量縮放等諸多優良性能。GIS技術的發展使得矢量地圖在很多領域都擁有廣泛的應用前景，在國家經濟、國防建設中占有十分重要的地位，其安全性涉及到國家安全、科技協作和知識產權等。因此矢量地圖與其他數字媒體一樣，面臨著一系列數據安全問題，包括版權保護、來源跟蹤、篡改鑒別。

數字水印技術是隨著數字化的進程而發展起來的保護數據安全的前沿技術，它是在不影響原數據可用性的前提下，將秘密信息-水印與原數據結合并隱藏其中，成為不可分離的一部分，由此來證實數據所有權。可逆水印技術又稱為無損數據隱藏，是指能夠完整恢復原始載體數據的水印算法。由于矢量地圖的應用環境比較嚴格，通常希望避免對原始地圖數據的任何改動，而可逆水印技術最終能將嵌入水印的矢量地圖完好無損地恢復，因此可逆方案是最好的解決方法。

目前可逆水印技術的研究主要集中在柵格圖像領域，主要方法包括利用可逆模加、無損壓縮、改變直方圖、和差值擴大來實現算法的可逆性。按照具體的實現方式可以分為兩類：空域法和變換域法?；诳沼虻臄祿[藏方法有：1、Fridrich的方法，該方法先將原始圖像分成互不交疊的由相鄰象素構成的塊，設定一個判別函數對塊的平滑度進行設定，定義一個可逆變換對象素的最低位進行反轉。2、Celik的G-LSB方法，首先對圖像中的各點數據進行量化，然后用圖像中各點的灰度值減去這個量化值，從而得到剩余量，對剩余量進行壓縮，然后將其與需要嵌入的信息合并成為一組新的數據流嵌入到圖像各點數據量化值中。3、Ni?van?Leest的方法，該文獻提出一種先對圖像分塊，然后引入一個壓縮函數作用于直方圖，使得直方圖峰值旁出現空位，若嵌入數據的值為0，則保持該點的灰度值數據不變；若嵌入的數據的值為1，則將該點的灰度值變為空位。4、zhicheng?的方法，首先找出圖像中直方圖中出現的峰值點，然后找到圖像中不存在的灰度值，再通過增加或減少圖像中所有灰度值不是直方圖峰值的點，來使直方圖中的峰值旁出現空位，然后利用圖像中是峰值的各點來嵌入數據?；谧兓虻膱D像無損數據隱藏方法有：1、宣國榮的方法，提出一種基于整數小波變換域的方法，先對圖像進行直方圖調整以避免因信息的嵌入而超過原始圖像中的范圍，然后在頻域系數上進行水印嵌入的可逆水印算法。2、Jun?Tian的方法，該方法結合壓縮技術，在對圖像中的各點進行整數Haar小波變換的基礎上進行無損數據隱藏。3、Yang?Bian的方法是利用整數DCT系數分布近似Laplacian分布的特點，結合比特移位的方法實現圖像可逆水印算法，在2004年SPIE信息安全分會上提出來。矢量地圖可逆水印算法研究則剛剛起步。2004年Michael?Voigt提出一種基于離散余弦變換的二維矢量數據可逆水印算法：“Reversible?Watermarking?of2D-Vector?Data”(Proceedings?of?the?2004multimedia?and?security?workshop?onMultimedia?and?security).2007年邵承永，王孝通等人基于差值擴大的思想，提出應用于矢量地圖的無損數據隱藏算法：“Reversible?Data-Hiding?Scheme?for?2-DVector?Maps?Based?on?Difference?Expansion”(IEEE?Transactions?on?informationforensics?and?security)；“矢量地圖的無損數據隱藏算法研究”(中國圖象圖形學報)。這是目前見到的僅有的三篇關于矢量地圖無損數據隱藏的文章。但是目前矢量地圖無損數據隱藏的研究，在矢量地圖自身特點的考慮、水印算法的魯棒性以及水印嵌入后矢量地圖的數據精度等方面還存在不足。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種可以無損恢復原始矢量數據，嚴格可逆，具有較好的隱蔽性的基于空間特征的矢量地圖可逆水印處理方法。

本發明的目的是這樣實現的：

包括如下步驟：

(1)依據道格拉斯-普克法(簡化參數門限D在0m～1m之間)對矢量地圖元素(多邊曲線、多邊形)進行特征點提取；

(2)依據種子密鑰生成一個隨機數序列b_i，該序列是一個最大值不超過S_max隨機數序列，該序列將作為特征點夾角的偏移序列；