[發(fā)明專利]一種基于字節(jié)流的地理空間數(shù)據(jù)水印方法

有效

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• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN103377458B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱長青;符浩軍;曹曲
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟南師大發(fā)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(wù)所32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地理信息版權(quán)保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于字節(jié)流的地理空間數(shù)據(jù)水印方法。

背景技術(shù)

地理空間數(shù)據(jù)是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中不可或缺的戰(zhàn)略資源，是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和地球科學(xué)研究的支撐性成果。近年來，隨著地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程日益加快，使得其異地傳播、流通越來越方便，從而也導(dǎo)致地理空間數(shù)據(jù)的非法使用、版權(quán)紛爭等現(xiàn)象日益嚴(yán)重。因此，如何有效管理地理空間數(shù)據(jù)在流通過程中的使用權(quán)限、保護(hù)其版權(quán)甚至跟蹤其使用情況等問題，已經(jīng)成為當(dāng)前地理空間信息安全急需解決的重要問題。作為近年來新興的數(shù)據(jù)安全技術(shù)，數(shù)字水印在這方面顯示出巨大的潛力。

數(shù)字水印技術(shù)作為一種嶄新的信息安全技術(shù)，為地理空間數(shù)據(jù)的安全保護(hù)提供了一種切實可行的解決途徑。數(shù)字水印是指在數(shù)字化數(shù)據(jù)中嵌入水印信息，將水印信息與源數(shù)據(jù)融為一體，成為源數(shù)據(jù)不可分離的一部分。由此來確定版權(quán)擁有者、所有權(quán)認(rèn)證、跟蹤侵權(quán)行為、認(rèn)證數(shù)字內(nèi)容來源的真實性、識別購買者、提供關(guān)于數(shù)字內(nèi)容的其他附加信息等。同時對于加強(qiáng)責(zé)任心、震懾非法行為、有據(jù)可查快查等具有重要作用。數(shù)字水印技術(shù)在軍事安全保障、國家安全方面發(fā)揮的作用已經(jīng)受到國家政府機(jī)關(guān)的高度重視。

數(shù)字水印在圖像、圖形、視頻、音頻等領(lǐng)域的安全保護(hù)方面取得了許多的應(yīng)用，近幾年在測繪相關(guān)領(lǐng)域也得到了重要的應(yīng)用。

目前關(guān)于地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)字水印技術(shù)已有較多研究，這些研究取得了一些成果，但主要是針對數(shù)字水印技術(shù)在地理空間數(shù)據(jù)的版權(quán)保護(hù)、使用跟蹤、內(nèi)容認(rèn)證等方面而言。這些研究所提出的解決方案都是基于傳統(tǒng)數(shù)字水印思想，是一種被動性質(zhì)的數(shù)據(jù)版權(quán)管理、使用跟蹤機(jī)制，無法控制地理空間數(shù)據(jù)在流通過程中的使用權(quán)限，不能達(dá)到主動控制用戶對正確的地理空間數(shù)據(jù)訪問權(quán)限的目的，沒有考慮到地理空間數(shù)據(jù)來源的多樣性，水印嵌入方法對不同特征數(shù)據(jù)的復(fù)雜性適用度。

本發(fā)明在對當(dāng)前地理空間數(shù)據(jù)數(shù)字水印嵌入方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，就地理空間數(shù)據(jù)在流通過程中的使用權(quán)限控制、流向跟蹤等問題進(jìn)行解決，更好的保護(hù)了地理空間數(shù)據(jù)的安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對地理空間數(shù)據(jù)的流通特性，將數(shù)據(jù)加密思想引入到水印嵌入方法的設(shè)計中，該方法既能有效控制地理空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度，降低地理空間數(shù)據(jù)的可用性，又能有效保護(hù)處于流通過程中的地理空間數(shù)據(jù)版權(quán)，并起到追蹤數(shù)據(jù)流出源頭的作用。較好的解決了地理空間數(shù)據(jù)在流通過程中的使用權(quán)限控制、流向跟蹤等問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：基于地理空間數(shù)據(jù)在計算機(jī)載體存取和流通過程中都是以字節(jié)流為單位進(jìn)行組織的特性，將數(shù)據(jù)加密思想引入到水印方法的設(shè)計中，采用數(shù)學(xué)映射思想，構(gòu)建水印映射函數(shù)，即建立根據(jù)字節(jié)本身定位水印信息位的函數(shù)，使得字節(jié)與水印信息位保持多對一映射關(guān)系，通過建立的映射關(guān)系來確定水印信息位的嵌入位置，而后將水印信息通過量化的方式嵌入數(shù)據(jù)字節(jié)中。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種基于字節(jié)流的地理空間數(shù)據(jù)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：生成一個隨機(jī)數(shù)，此隨機(jī)數(shù)具有唯一性，與每個用戶形成一對一的關(guān)系；

步驟二：基于此隨機(jī)數(shù)，運(yùn)用隨機(jī)序列生成器生成一個偽隨機(jī)二值序列，把該偽隨機(jī)二值序列轉(zhuǎn)化成由-1和1組成的待嵌入水印信息；

步驟三：把此隨機(jī)數(shù)與有意義的版權(quán)信息如數(shù)據(jù)所有權(quán)、流通方向等相關(guān)信息關(guān)聯(lián)起來，建立水印關(guān)系映射表，供水印檢測和水印信息合法移除時使用。

（2）水印嵌入過程

步驟一：數(shù)據(jù)的讀取；對地理空間數(shù)據(jù)按照字節(jié)流的形式進(jìn)行讀取，將地理空間數(shù)據(jù)字節(jié)流中所有字節(jié)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)值；

步驟二：預(yù)處理；將字節(jié)流中的字節(jié)進(jìn)行位取反、置亂等處理；

步驟三：確定水印信息位在字節(jié)流中的嵌入位置；假設(shè)水印信息長度為 ，采用多對一映射的思想，按照字節(jié)所對應(yīng)的數(shù)值映射到上，形成多個字節(jié)對應(yīng)某個水印信息位的關(guān)系，令映射函數(shù)為，為字節(jié)本身所對應(yīng)的數(shù)值，水印信息為，即要求；

為建立多對一的映射關(guān)系，水印信息位采用重復(fù)嵌入字節(jié)所對應(yīng)數(shù)值的方式進(jìn)行；考慮到方法的水印魯棒性，應(yīng)盡量均勻的把映射到上；嵌入水印后所引起的變化不會顯著影響到水印信息位所對應(yīng)的字節(jié)個數(shù)，從而保證水印嵌入后不會影響到字節(jié)數(shù)值所對應(yīng)的水印信息位。基于此，構(gòu)建的映射函數(shù)如下所示：

其中、為字節(jié)的最大值、最小值，為映射步長；