[發(fā)明專利]基于矢量地理線數(shù)據(jù)組織特征的無損水印方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710049097.9
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106780287B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任娜;周齊飛;朱長青;景旻
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 唐紅

本發(fā)明公開一種基于矢量地理線數(shù)據(jù)組織特征的無損水印方法，包括以下步驟：水印信息生成、水印信息嵌入和水印信息檢測。本發(fā)明充分利用矢量地理線數(shù)據(jù)的組織特征，并與魯棒水印技術(shù)相結(jié)合，使得本發(fā)明能夠在不改變數(shù)據(jù)精度的條件下實現(xiàn)水印的嵌入和檢測，由于本發(fā)明將水印信息嵌入到矢量地理線數(shù)據(jù)的不變量中，使得本發(fā)明能夠抵抗幾乎所有常見類型的攻擊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地理信息安全技術(shù)，具體涉及一種基于矢量地理線數(shù)據(jù)組織特征的無損水印方法。

背景技術(shù)

隨著測繪學(xué)科的日益繁榮，數(shù)字化的地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品在國民經(jīng)濟(jì)和國家建設(shè)的各個領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。數(shù)字化的地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品在使用便利的同時，也帶來了侵權(quán)、泄密等信息安全問題。其中，矢量地理數(shù)據(jù)因其高精度、體積小、易傳輸?shù)忍攸c(diǎn)被廣泛使用，如何有效保護(hù)其版權(quán)，已成為亟待解決的問題。

《數(shù)字水印技術(shù)及應(yīng)用》(孫圣和等.北京:科學(xué)出版社,2004)指出數(shù)字水印技術(shù)是信息安全領(lǐng)域中近年來發(fā)展起來的前沿技術(shù)，主要用于數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)及其真實性和完整性認(rèn)證。數(shù)字水印與數(shù)據(jù)融為一體，成為數(shù)據(jù)不可分割的一部分。《地理空間數(shù)據(jù)數(shù)字水印理論與方法》(朱長青等.北京:科學(xué)出版社,2014)將數(shù)字水印技術(shù)算法分為空間域算法、變換域算法、壓縮域算法、NEC算法和生理模型算法等。《基于常函數(shù)的抗幾何變換的矢量地理數(shù)據(jù)水印算法》(楊成松等.測繪學(xué)報.2011)基于一個抗旋轉(zhuǎn)、平移和放縮攻擊的常函數(shù)，通過把水印信息嵌入到幾何不變量中，提出了一種抗幾何變換的矢量地理數(shù)據(jù)水印算法。該算法能夠抵抗各種幾何變換及復(fù)合攻擊。《基于DFT的矢量地理空間數(shù)據(jù)數(shù)字水印模型研究》(許德合.解放軍信息工程大學(xué),2008)提出了基于DFT幅度的矢量地理空間數(shù)據(jù)數(shù)字水印模型，通過實驗驗證了模型具有較好的不可見行和魯棒性。

雖然以上的算法能夠較好地實現(xiàn)水印信息嵌入和抵抗攻擊，但是《矢量地圖無損數(shù)字水印技術(shù)和算法研究》(孫鴻睿.中南大學(xué),2013)指出這些通過數(shù)據(jù)數(shù)值的改變來實現(xiàn)水印信息的嵌入的算法難以滿足特定行業(yè)對矢量地理數(shù)據(jù)的安全和高精度需求，如軍事領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)圖像、用于法庭證據(jù)的數(shù)據(jù)、地圖等。為了解決這個問題，《零水印的概念與應(yīng)用》(溫泉.電子學(xué)報,2003)提出了零水印的概念，零水印是不對原圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的一種新的數(shù)字水印技術(shù)，它僅利用原始載體自身的特征來構(gòu)造水印。

但是相對傳統(tǒng)的“嵌入式”水印而言，“構(gòu)造式”的零水印并不是真正意義上的水印。由于零水印是構(gòu)造出來的，所以任何人都可以根據(jù)原始數(shù)據(jù)來構(gòu)造零水印，而且數(shù)據(jù)版權(quán)的歸屬需要第三方機(jī)構(gòu)參與，這就導(dǎo)致了零水印在實際應(yīng)用中存在著極大的局限性。與此同時，將水印與數(shù)據(jù)融為一體的“嵌入式”水印至今還未有相應(yīng)的無損算法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于矢量地理線數(shù)據(jù)組織特征的無損水印方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于矢量地理線數(shù)據(jù)組織特征的無損水印方法，依次包括以下步驟：

(1)水印信息生成：

(11)生成一串二進(jìn)制序列，記做C，其長度為N，將待嵌入的版權(quán)信息I與C建立映射表；

(12)使用某一固定不變的密鑰作為隨機(jī)數(shù)，生成長度為N的二值偽隨機(jī)序列R；

(13)將C與R對應(yīng)的索引位做異或運(yùn)算，得到置亂后水印信息W(W₁,W₂,...,W_N)；

(2)水印信息嵌入：

(21)從待嵌入水印的矢量地理線數(shù)據(jù)中提取出所有的線要素，記作L(L₁,L₂,...,L_n)，n為線要素的數(shù)目；