[發明專利]基于特征點的矢量空間數據盲水印方法

在審

• 申請號: 201410376061.8
• 申請日: 2014-08-02
• 公開（公告）號: CN104091304A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 張黎明;閆浩文;齊建勛;張永忠;祿小敏
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 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

技術領域

本發明屬于地圖學與地理信息科學技術領域，是一種變換域矢量地理空間數據盲水印算法。?

背景技術

矢量地理空間數據是國家重要的戰略性信息資源，是經濟、軍事、國防建設和社會發展的基礎數據，獲取通常要借助于昂貴的專業設備和花費大量的人力、物力，所以，其版權保護至關重要。矢量地理空間數據以數字化的形式保存，在方便數據拷貝和傳播的同時，也使盜版變得極其容易。目前，迫切需要可靠的技術保障地理空間數據的安全。

數字水印被認為是一種有效的數字地圖版權保護方法。如果在某一方面魯棒性不高的水印，就會導致水印被破壞或刪除，那么數據將失去保護。一般來說，針對矢量數據的水印攻擊方式有四類：幾何攻擊，頂點攻擊(増刪點、簡化、裁剪、壓縮)，對象重排序攻擊，噪聲攻擊，這幾種攻擊方式包括了對數據正常操作引起對水印的破壞，也包括人為惡意攻擊以破壞或移除水印。因此，針對矢量空間數據魯棒性水印算法，要考慮到以上各種攻擊才能真正起到版權保護的作用。

發明內容

針對上述情況，本發明的目的就是提出了一種“基于特征點的矢量點空間數據盲水印方法”，將水印嵌入特征點中，以增強水印的魯棒性。該算法既利用DFT變換域水印算法抵抗幾何攻擊的優勢，又避免DFT變換域算法局部性的缺點，對增加點、刪除點、壓縮、裁剪等攻擊具有較高的魯棒性，且實現盲檢測。

本發明方法包括：水印信息的嵌入和水印信息的提取。

水印信息嵌入是指把水印信息嵌入到原始矢量地理空間數據中，得到含水印信息的矢量地理空間數據。步驟如下，第一步，需要對水印信息進行置亂處理。本算法應用Logistic混沌變換來置亂水印圖像。混沌變換的初始值可以作為水印信息提取的密鑰。變換置亂后的水印圖像為一維序列{w_i=0,1|i=0,1,…,M-1}，M為水印長度。第二步，讀取矢量地理空間數據，以幾何對象(線對象或面對象)為單位進行水印信息的嵌入。應用D-P方法提取幾何對象的特征點，并讀取特征點的坐標，產生復數序列{a_k}。第三步，對序列{a_k}進行DFT變換，變換后的DFT系數{a_l}，該序列包括幅度系數{|A_l|}和相位系數{∠A_l}。第四步，首先，對幅度系數{|A_l|}和相位系數{∠A_l}分別放大10¹²倍。其次，應用量化嵌入方法對放大后的幅度系數{|A_l|}和相位系數{∠A_l}嵌入水印，得出嵌入水印后的系數????????????????????????????????????????????????。再次，將嵌入水印后的傅里葉系數再縮小到原來的大小；對{進行離散傅里葉逆變換，得到嵌入水印后的復數序列{a’k}；根據序列{a’k}修改相應特征點坐標，得到嵌入水印后的矢量數據。

水印信息的提取是水印信息嵌入過程的逆過程。采用嵌入水印的量化值R，計算出系數所在的量化區間，各自提取出幅度系數水印和相位系數水印；對提取到的兩個一維水印序列，變換為二維圖像并反置亂，得到最終水印圖像。

本發明方法先進、科學，保證水印信息的有效提取，隱蔽性好，能夠保證嵌入水印信息后數據的精度。通過實驗表明，該方法對矢量地理空間數據的增刪點操作、數據對象順序置亂和裁剪等攻擊具有較好的魯棒性，并且是一種盲水印算法，具有較好的使用價值。

附圖說明

圖1?是道格拉斯-普克法示意圖

圖2?是水印嵌入過程

圖3(a)?是原始水印

圖3(b)?是置亂后水印

圖4?是誤差分布直方圖

圖5(a)?是原始矢量圖

圖5(b)?是含水印矢量圖

圖5(c)?是疊加后局部放大圖

表1是實驗數據均方根誤差和最大誤差統計表

?表2是本發明中幾何攻擊的魯棒性

表3是本發明中増、刪點及裁剪攻擊的魯棒性