[發明專利]一種基于拓撲信息熵的GIS矢量數據版權認證方法

有效

• 申請號: 201610016121.4
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105678122B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 李安波;朱阿興;閭國年
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06F21/16
• 分類號: G06F21/16
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明屬于地理信息安全領域，具體涉及一種根據GIS矢量數據中地理要素空間拓撲信息熵值特征構建零水印，并在此基礎上進行GIS矢量數據版權認證的方法。

背景技術

面向GIS矢量數據的海量特點與高保真要求，基于傳統版權標記算法的版權認證越來越無能為力。零水印作為一種新型的數字水印系統，由于是利用原始作品的重要特征來構造原始水印信號，而不是修改這些特征，可以較好地解決數字水印的不可感知性和魯棒性之間的矛盾，并是一種天然的盲水印系統；此外，在進行數據旋轉、平移、放縮、投影變換等處理時，GIS矢量數據中地理要素的空間拓撲特征，具有較好的穩定性和拓撲不變性。從而，基于地理要素空間拓撲特征構建的零水印，具有較高的魯棒性。為此，本發明主要基于GIS矢量數據中地理要素空間拓撲信息熵值特征構建零水印，并基于零水印版權標識和認證原理進行GIS矢量數據的版權認證。

發明內容

本發明的目的在于：基于GIS矢量數據中地理要素的空間拓撲信息熵值特征構建零水印，并基于零水印版權標識和認證原理，提出一種具無失真、高魯棒性特點的GIS矢量數據版權認證方法。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種基于拓撲信息熵的GIS矢量數據版權認證方法，包括如下步驟：

(一)版權標記生成過程

步驟一：打開一GIS矢量數據點圖層文件，并增加屬性字段；

步驟二：基于點圖層文件，生成相應點要素的Voronoi圖層；

步驟三：設置網格行數m和列數n，在Voronoi圖層的基礎上生成所述點圖層文件的空間分區網格圖層；

步驟四：針對Voronoi圖層中的每個多邊形，計算其一階鄰域多邊形個數c，并將該個數c值賦給點圖層文件中相應點要素的鄰接多邊形數量屬性；

步驟五：針對網格圖層中的每個網格要素，計算其所覆蓋點圖層文件中相應的點要素的個數；

步驟六：根據下式(1)計算網格圖層中的每個網格要素的拓撲信息熵H，當網格要素中無點要素時，其H值記為0；式(1)中，X_i為第i個要素對應的Voronoi區域的一階鄰接度；X、X_max分別為點要素Voronoi區域一階鄰接度的平均值和最大值；

步驟七：將各網格要素的拓撲信息熵H各取小數點后k位有效數字，如果不足補0，按空間從左至右、從上至下的順序依次排列在一起，即形成特征認證信息W；

步驟八：在特征認證信息W前面加上8位當前日期字符串后，根據用戶設置密鑰信息Key，基于RSA加密算法對認證信息W進行加密，生成帶時間戳的版權標識加密信息We；加密信息We、網格行數m、網格列數m、位數k和密鑰信息Key存檔，以備版權認證使用；

(二)版權標記提取和認證過程

步驟一：當發現可疑產品時，提供加密信息We、網格行數m、網格列數m、位數k、密鑰信息Key和可疑GIS矢量數據文件用于版權認證；

步驟二：根據上述(一)版權標記生成過程中的步驟二到步驟六，計算各網格要素的拓撲信息熵H，拓撲信息熵H取小數點后k位有效數字，不足補0，并存入數組ExInfo中；

步驟三：根據密鑰信息Key，對存檔的版權標識加密信息We進行解密，生成8位時間戳信息和特征認證信息W；

步驟四：根據有效位數k，將特征認證信息W每k位做為一個分組，依次寫入到數組RegInfo中；

步驟五：依據式(2)計算相似度S，其中，ExInfo[i]、RegInfo[i]分別為數組ExInfo、數組RegInfo的元素，M為數組長度；

步驟六：t為用戶指定閾值，如果相似度S≥t，則證明可疑產品為侵權作品；否則，則不是侵權作品。

本發明根據GIS矢量數據線面層中地理要素的空間拓撲結構特點，基于零水印原理，提出了一種針對GIS矢量數據的版權標記與版權認證方法。該版權認證方法能有效抵抗數據編輯、數據裁剪、幾何變換、投影變換、格式變換等多種攻擊，具有較高的魯棒性，且不會數據質量造成任何影響。

附圖說明

圖1為本發明實施例選取的實驗數據；

圖2為實驗數據生成的Voronoi數據；

圖3為實驗數據生成的GridLayer網格數據；

圖4是本發明方法的版權標記生成流程圖；

圖5是本發明方法的版權認證流程圖。

具體實施方式