[發明專利]一種矢量地理數據精確認證脆弱水印方法

有效

• 申請號: 201210114464.6
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN103377457A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 朱長青;王奇勝;吳維
• 申請（專利權）人: 常熟南師大發展研究院有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及地理信息完整性認證的技術領域，特別涉及一種矢量地理數據精確認證脆弱水印方法。

背景技術

矢量地理數據是國家基礎地理數據的重要組成部分，隨著矢量地理數據應用的日益廣泛，尤其在當前網絡化、信息化時代，矢量地理數據的安全也面臨嚴峻挑戰。數字加密技術已經不能完全滿足矢量地理數據安全保護的要求，數字水印技術在矢量地理數據安全保護方面正發揮越來越重要的作用。

數字水印包括魯棒水印和脆弱水印，魯棒水印主要用于數據的版權保護，脆弱數字水印主要用于數據的真偽辨別和完整性鑒定，又稱為認證（楊義先，鈕心忻．數字水印理論與技術[M]．北京：高等教育出版社，2006，20）。當前情況下，矢量地理數據魯棒水印的研究比較多，也取得了一些成果。馬桃林等（馬桃林，顧翀，張良培．基于二維矢量數字地圖的水印算法研究[J]．武漢大學學報·信息科學版，2006，9：792-794）在MQUAD算法的基礎上，通過增加水印點來嵌入水印，通過設置水印點的可見性來隱藏水印，能夠抵抗一定程度的噪聲和刪點。張琴等（張琴，向輝，孟祥旭．基于復數小波域的圖形水印方法[J]．中國圖象圖形學報，2005，4：494-498）利用了DualTree復數小波變換的幾何不變性來實現抗幾何變換的水印算法。

隨著矢量地理數據應用的深入，尤其是網絡化應用的普及，矢量地理數據認證方面的要求也日趨增多。如何保障矢量地理數據傳輸過程的安全？如何在矢量地理數據遭到破壞后能夠及時發現并有效檢測破壞信息？這些都是數據認證需要研究的問題。精確認證是數據認證的一個重要方面，能夠在數據發生任何改變的情況下檢測出數據的篡改，對矢量地理數據內容的保護具有十分重要的作用。

脆弱水印可以在含水印的數字產品經過任何一種失真后都無法檢測到，即水印隨著數字產品的失真而被破壞，從而通過水印的破壞檢測出數字產品的更改。利用脆弱水印的這種特性，可以很好地實現數字產品的精確認證。

脆弱水印常用來對圖像內容進行認證，因此對于圖像的脆弱水印算法研究較多，對于矢量數據，特別是矢量地理數據的脆弱水印研究還很少。鄭良斌等（鄭良斌,?賈玉祿,?王群.?用于矢量地圖完整性驗證的脆弱數字水印算法[J].?計算機工程與應用,?2010,?46(26):?99-101；Liangbin?Zheng,?Fucheng?You.?A?Fragile?Digital?Watermark?Used?to?Verify?the?Integrity?of?Vector?Map[C].?E-Business?and?Information?System?Security,?2009.?EBISS?'09.?2009:?1–4）對矢量地圖數據脆弱水印進行了研究，首先對矢量數據進行分塊，或者等同于分塊的操作，然后對數據塊進行水印嵌入，這也就決定了對數據認證時，只能定位到數據塊，不能定位到具體坐標點上。矢量地理數據與圖像數據不同，圖像數據很多情況下都是一些像素點組成數據塊才能表達一個信息，所以針對數據塊的認證在圖像認證中比較實用，但是矢量地理數據是由數據點組成的，每一個數據點都具有獨立的地理信息，因此需要研究針對數據點的脆弱水印算法。

發明內容

本發明的目的在于：針對目前矢量地理數據精確認證中只能實現針對數據塊的認證的問題，提出一種矢量地理數據精確認證脆弱水印方法，使得水印不僅能夠抵抗數據修改、隨機增點、隨機刪點、數據裁剪、數據平移等篡改的檢測，并能夠將篡改定位到矢量地理數據的數據點上。

為了實現上述發明目的，本發明所采取的技術方案為：

一種矢量地理數據精確認證脆弱水印方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）水印信息生成

步驟一：數據的讀取和處理，讀取待嵌入水印信息的矢量地理數據；

步驟二：對矢量地理數據中任一點???????????????????????????????????????????????，，為矢量地理數據中數據點的個數。提取數據精度位（精度所在的數據位）之前的橫坐標、縱坐標（都不包括精度位）組成坐標對，記為；

步驟三：設置量化步長為，設為精度位上的最大改變量，則取，水印信息范圍為；

步驟四：對使用同余連接器轉化為整數，然后對使用隨機數生成器生成隨機數，對進行同余操作生成脆弱水印信息；

步驟五：對于首端點，使用和共同生成水印信息。

（2）水印信息嵌入

步驟一：根據量化步長，將精度位擁有的數值區間根據劃分為個區間，，表示下取整，即取不大于的整數中最大的一個。