[發明專利]基于I碼和CFF碼的矢量地圖數字指紋版權保護方法

有效

• 申請號: 201710582789.X
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107358072B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 張黎明;呂文清;閆浩文;劉紀平
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: G06F21/16
• 分類號: G06F21/16;G06F16/56;G06F16/29
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

針對矢量地圖數據分發后盜版追蹤困難的問題，提出了一種基于I碼和CFF碼的矢量地圖數據數字指紋方法。首先利用I碼和CFF碼進行分塊編碼建立指紋庫，其中地區碼采用I編碼，用戶碼采用CFF編碼；然后將指紋通過量化方式嵌入到矢量地圖數據DFT相位系數中，最終得到用于分發的含指紋矢量地圖數據。提出的指紋編碼方案不僅能有效抵抗常見的合謀攻擊，能正確追蹤到至少一個叛逆者，而且在用戶容量較大的情況下，碼長較短；實現了指紋信息的盲檢測，并對多種指紋攻擊具有較強的魯棒性。該方案可對矢量地圖數據提供有效的版權保護，適用于矢量地圖數據的分發。

技術領域

本發明屬于地圖學與地理信息科學技術領域，是一種基于I碼和CFF碼的矢量地圖數據數字指紋方法。

背景技術

矢量地圖數據作為國家重要的戰略資源及支撐測繪地理信息行業發展的核心內容，其安全至關重要。當前的矢量地圖數據主要以數字化形式保存，這為數據拷貝和傳播提供便利的同時，也使數據的非法盜版變得極其容易。目前，迫切需要可靠的技術保障矢量地圖數據的安全。

對于分發之后的矢量地圖數據，一般涉及到數據的版權歸屬判定和叛逆者追蹤兩個問題。數字水印技術作為信息安全領域中近年來發展起來的前沿技術，通過向數據中嵌入與數據擁有者有關的版權標識信息，來實現版權保護，其在一定程度上解決了數據版權歸屬判定的問題，但對叛逆者追蹤問題卻無能為力。數字指紋技術作為未來版權保護的主要研究方向，其在分發的每份數據中嵌入唯一的與購買者有關的信息(指紋)，通過提取到的數據指紋與指紋庫中指紋信息來追蹤叛逆者。數字指紋因其原理與現實中數據分發場景更為符合，已在圖像、音頻、視頻等多媒體數據版權保護領域廣泛應用，但在矢量地圖數據版權保護領域鮮有研究。

發明內容

針對上述情況，本發明提出了一種“基于I碼和CFF碼的矢量地圖數據數字指紋方法”，該方法首先利用I碼和CFF碼進行分塊編碼建立指紋庫，其中地區碼采用I編碼，用戶碼采用CFF編碼；然后將指紋通過量化方式嵌入到矢量地圖數據DFT相位系數中，最終得到用于分發的含指紋矢量地圖數據。能有效抵抗常見的合謀攻擊，能正確追蹤到至少一個叛逆者，而且在用戶容量較大的情況下，碼長較短；實現了指紋信息的盲檢測，并對多種指紋攻擊具有較強的魯棒性。

I碼Γ(n,d)是由標準正交矩陣求補得到，其參數n表示用戶容量，d表示海明距離，則編碼的最小漢明距離為2d。任意c個用戶“與”合謀時，所得指紋中0的位置是唯一的，根據0的位置正確地追蹤到叛逆者。任何兩個用戶進行“或”合謀時，無法正確追蹤到任何一個合謀用戶。為使I碼能同時抵抗“與”合謀及“或”合謀攻擊，則需對I碼下三角全為1的元素取反。

CFF編碼是具有n個元素N個區組的一個系統(X,F)，表示為r-CFF(r-CFF(n,N))。任意屬于F中的r個區組及任何其他一個屬于F的區組B之間只需滿足已出現在某一CFF區組中的元素對，不可再出現在其余區組中這一唯一條件。將r-CFF的關聯矩陣M按位取反就得到抗r個用戶合謀的CFF編碼。

本發明方法包括：指紋編碼構造、指紋嵌入與提取跟蹤。

指紋編碼構造是將I碼和CFF碼進行分塊編碼，步驟如下：首先，選定集合V和抗合謀攻擊人數r，構造元素均為1的布爾矩陣B；然后，構造N×n的CFF碼字矩陣和N×N的I碼碼字矩陣；最后，將I碼和CFF碼用10和01擴展1和0，以更好地抵抗平均攻擊。

指紋嵌入是指把指紋信息嵌入到原始矢量地圖數據中得到含指紋的矢量地圖數據。步驟如下：首先，讀取矢量空間數據，提取圖形對象的所有坐標點，構造出復數序列；其次，對該序列進行DFT變換，計算得到相位系數|和幅度系數；接著，應用Logistic混沌算法對待嵌入的指紋進行置亂，以增加指紋安全性；然后，應用QIM方法將指紋信息嵌入到相位系數中；最后，對嵌入水印后的坐標點對的相位系數進行DFT逆變換，得到含指紋矢量地圖數據。