矢量图形版权字符的嵌入和提取方法技术

本发明专利技术涉及一种矢量图形版权字符的嵌入和提取方法。目前的版权字符嵌入方法，难以抵抗平移、旋转、缩放及其组合的几何攻击，更难以抵抗针对图元的添加、修改、删除机器组合的干扰攻击。本发明专利技术按句柄值对矢量图形做复数比例，将版权字符嵌入到复数比例中，保证版权字符对几何攻击的抵抗，嵌入到矢量图形的版权字符具有多组，使得本发明专利技术对干扰攻击具有鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
矢量图形版权字符的嵌入和提取方法
本专利技术涉及矢量图形的版权加密保护技术，尤其涉及一种矢量图形版权字符的嵌入和提取方法。本专利技术方法能将代表版权信息的版权字符以不可见的方式嵌入到矢量图形文件中，并能以特定的方式提取出版权字符，以佐证图形版权的所有者。
技术介绍
矢量图形是指利用诸如点、线、曲线、多边形等基于数学表达的几何图元来表示计算机图形。不同于位图，由于矢量图形是以数学特征描绘的，其缩放后不会出现位图式的马赛克特征。矢量图形由于其不失真的缩放特性和精确性被广泛应用于建筑、机械、纺织、电气、土木、艺术创作等领域。正是其广泛运用的需要，矢量图形作为智慧的结晶，创作人的心血，更是所有人资产的体现，其版权的保护课题一直备受关注。密码或数字证书的方式由于其所具有的不便利性，难以广泛推广。近年来，受多媒体文件嵌入不可见版权信息技术的影响，采取嵌入不可见版权字符的方式来保护矢量图形的技术正真越来越受到人们的关注。一方面，嵌入的版权字符不可见，文件的接收者或者扩散者不易察觉；另一方面，所有者发送给接收者的最终文件也不必要做额外的加密处理，阅读图形不需要经过解密步骤，由于这种版权保护技术带来的隐蔽性和阅读的便利性，使所有者和接受者都容易接受，越来越受欢迎。但是，版权字符嵌入技术的现状不容乐观，能很轻易被“涂抹”，难以起到佐证版权的作用。现有的矢量图形版权版权字符嵌入技术根据版权字符嵌入方法工作域的不同，可以分为变换域方法和空间域方法。在变换域里，主要借助小波变换、傅里叶变换等技术实现，该变换能够抵抗全局的缩放、平移和旋转等几何操作，但不能抵抗增加、删除和修改的攻击。例如，对比文件1[康菁菁等.二维工程图中基于分数傅里叶变换的盲水印算法.计算机应用.2009(6)]提出一种基于分数傅里叶变换的水印算法，该方法提取矢量图形中线段的相对坐标向量,构造一维复数信号，通过分数傅里叶变换得到复数信号的变换系数,对变换系数的幅值进行调整来嵌入水印，却无法抵抗添加、删除、修改等干扰攻击。在空间域中，主要借助于图元的顶点坐标、半径和角度等属性嵌入版权字符，根据依赖的图元，主要分为两类：第一类，提取工程图中的直线(工程图中一般含较多的直线)，修改直线的顶点坐标或将直线变换为多段线实现版权字符的嵌入，但该方法并不能抵抗缩放的攻击，更无法抵抗增加、删除或修改等攻击；第二类，提取工程图中实体的所有顶点，借助于顶点间距离比例的修改嵌入版权字符碎片，却无法抵抗增加和删除图元实体的攻击，或进行极坐标变换得到幅值和相位抵抗旋转和缩放攻击，但不能抵抗多种几何变换的组合攻击。例如，对比文件2[汪亚顺等.基于二维工程图的数字水印比例算法.南昌大学学报(工科版).2003(4)]提出了一种通过修改工程图中各实体顶点间距离的比例来嵌入水印的算法，但在增加或删除图元实体时，却无法提取准确的水印序列，不能佐证版权所有者。正如上述，目前的矢量图形版权字符嵌入技术难以抵抗对针对整个图形的平移、旋转、缩放的几何攻击，更难以抵抗增加或删除图元的干扰攻击。究其原因，主要是因为矢量图形的固有特性决定的，这些特性包括：(1)矢量图形文件所占用的字节数少；(2)没有一个相对稳定的变换域可供嵌入版权字符使用；(3)易于进行几何操作而导致丢失版权字符碎片；因此，在矢量图形中嵌入版权字符比在诸如位图、视频、音频、网格等文件中嵌入版权字符要困难得多，尤其是特性(3)加剧了版权字符抵抗攻击的难度的。有鉴于此，本专利技术提出一种矢量图形版权版权字符的嵌入和提取方法，以弥补现有技术的不足。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于：提供一种矢量图形版权字符的嵌入方法，该方法能够抵抗几何攻击，对干扰攻击具有鲁棒性。本专利技术的第二个目的在于：提供一种矢量图形版权字符的提取方法，该方法能够从遭受干扰攻击的矢量图形文件中提取出版权字符。为了达成上述目的，本专利技术的技术方案如下：矢量图形版权字符的嵌入和提取方法，包括以嵌入步骤和提取步骤，嵌入步骤包括：步骤1.1，构造版权字符序列，将表示版权信息的字符对象分割为连续的片段，称为“字符碎片”，字符碎片的个数即是字符序列的长度，欲嵌入矢量图形内包含的图元个数即是该矢量图形的长度，字符碎片的长度短于矢量图形的长度；步骤1.2，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子；步骤1.3，按照图元的生成次序比较相邻次序图元对的复数矢量算子，获得图元对复数比例，其比较的方式采取作商运算,本步骤比较结果称为“前复数比例”；步骤1.4，用字符碎片嵌入到步骤1.3的前复数比例尾数位中的位置，获得嵌入字符碎片的新复数比例，称为“中复数比例”；步骤1.5，根据步骤1.4获得的中复数比例修改图元对，修改后该图元对的复数比例称为“后复数比例”，修改结果应使后复数比例等于中复数比例。步骤1.6，依照图元的生成次序遍历步骤1.1至步骤1.5，将字符碎片逐个嵌入到遍历到的图元对中；提取步骤包括以下步骤：步骤2.1，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子；步骤2.2，按照图元的生成次序比较相邻次序图元的复数矢量算子，获得图元对复数比例，称作“提取复数比例”，从提取复数比例中读取字符碎片；步骤2.3，依照图元对生成次序遍历步骤2.1至步骤2.2，获得字符碎片组成的样本；步骤2.4，分析样本，确定正确的字符碎片和错误字符碎片；步骤2.5，将正确的字符碎片还原成字符。针对嵌入步骤，优选地，矢量图形的长度和字符序列的长度之比大于等于2。针对嵌入步骤，优选地，前复数比例和中复数比例以及后复数比例存储为双精度浮点数。针对嵌入步骤，优选地，版权字符或字符碎片在嵌入之前做加密处理。针对嵌入步骤，优选地，版权字符替换前复数比例中的特定部位。针对嵌入步骤，优选地，修改图元对时，只修改图元对中次序在先的图元。针对嵌入步骤，优选地，修改图元对时，只修改图元对中次序在后的图元。针对提取步骤，优选地，提取的遍历方向和嵌入的遍历方向相反。针对提取步骤，优选地，分析样本中各个字符碎片出现的频次，用阈值过滤错误字符碎片，保留正确字符碎片。针对提取步骤，优选地，将样本与正确的字符碎片进行比较，将比较结果一致的字符碎片作为正确字符碎片。本专利技术将字符碎片嵌入到图元对的复数比例中，而不是直接嵌入到图元的数据结构中，通过修改图元对的复数比例，使修改后的图元对复数比例等于后复数比例，实现版权字符碎片的嵌入。由于图元对复数比例是矢量算子之间的比值，不随缩放、平移、旋转或者其组合的几何变换而改变；确保本专利技术具有能够抵抗几何攻击的有益效果。本专利技术利用图元的生成次序(句柄值)作为比较步骤的依据，是具有抵抗修改、添加、删除之类的干扰攻击的基础。在创作矢量图形的过程中，创作程序按照图元创作的时间顺序分配的句柄值具有唯一性和不可修改性，利用句柄值的生成次序作为字符碎片添加和提取的遍历参考，能保证遍历的方向性。发生干扰攻击时，破坏的是干扰点所处位置一定范围内的图元对的前后次序，不影响其它图元对的次序，使本专利技术具备一定的抵抗干扰攻击的有益效果。如上所述，采用本专利技术的技术方案后，添加进矢量图形的字符碎片能够完全抵抗几何攻击；对干扰攻击具有鲁棒性。下面将结合附图以实施例的方式对本专利技术做进一步阐述。附图说明图1是矢量图形数据存组织构示意图；图2是线段型图元构建复数矢量算子本文档来自技高网...

【技术保护点】
矢量图形版权字符的嵌入和提取方法，其特征在于包括以嵌入步骤和提取步骤，嵌入步骤包括：步骤1.1，构造版权字符序列，将表示版权信息的字符对象分割为连续的片段，称为“字符碎片”，字符碎片的个数即是字符序列的长度，欲嵌入矢量图形内包含的图元个数即是该矢量图形的长度，字符碎片的长度短于矢量图形的长度；步骤1.2，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子；步骤1.3，按照图元的生成次序（句柄值）比较相邻次序图元对的复数矢量算子，获得图元对复数比例，本步骤比较结果称为“前复数比例”；步骤1.4，用字符碎片替换步骤1.3的前复数比例中的一部分，获得嵌入字符碎片的新复数比例，称为“中复数比例”；步骤1.5，根据步骤1.4获得的中复数比例修改图元对，修改后该图元对的复数比例称为“后复数比例”，修改结果应使后复数比例等于中复数比例；步骤1.6，依照图元的生成次序（句柄值）遍历步骤1.1至步骤1.5，将字符碎片逐个嵌入到遍历到的图元对中；提取步骤包括以下步骤：步骤2.1，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子；步骤2.2，按照图元的生成次序（句柄值）比较相邻次序图元的复数矢量算子，获得图元对复数比例，称作“提取复数比例”，从提取复数比例中读取字符碎片，；步骤2.3，依照图元对生成次序（句柄值）遍历步骤2.1至步骤2.2，获得字符碎片组成的样本；步骤2.4，分析样本，确定正确的字符碎片和错误字符碎片； 步骤2.5，将正确的字符碎片还原成字符。...

【技术特征摘要】
1.矢量图形版权字符的嵌入和提取方法，其特征在于包括以嵌入步骤和提取步骤，嵌入步骤包括：步骤1.1，构造版权字符序列，将表示版权信息的字符对象分割为连续的片段，称为“字符碎片”，字符碎片的个数即是字符序列的长度，欲嵌入矢量图形内包含的图元个数即是该矢量图形的长度，字符碎片的长度短于矢量图形的长度；步骤1.2，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子；步骤1.3，按照图元的生成次序比较相邻次序图元对的复数矢量算子，获得图元对复数比例，其比较的方式采取作商运算，本步骤比较结果称为“前复数比例”；步骤1.4，用字符碎片嵌入到步骤1.3的前复数比例尾数位中的位置，获得嵌入字符碎片的新复数比例，称为“中复数比例”；步骤1.5，根据步骤1.4获得的中复数比例修改图元对，修改后该图元对的复数比例称为“后复数比例”，修改结果应使后复数比例等于中复数比例；步骤1.6，依照图元的生成次序遍历步骤1.1至步骤1.5，将字符碎片逐个嵌入到遍历到的图元对中；提取步骤包括以下步骤：步骤2.1，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子；步骤2.2，按照图元的生成次序比较相邻次序图元的复数矢量算子，获得图元对复数比例，称作“提取复数比例”，从提取复数比例中读取...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜伟军，
申请(专利权)人：厦门合道工程设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35