本发明专利技术公开了一种Ｏｒａｃｌｅ Ｓｐａｔｉａｌ空间数据库的数字水印嵌入与提取方法。本发明专利技术利用空间数据库中要素的坐标排列顺序改变不会影响数据质量的特点，以坐标排列顺序的从小到大及从大到小两种不同状态来分别表示二进制水印信息“０”和“１”。该方法由于修改的只是坐标排列顺序而不是数据本身，从而不会对载体数据精度造成任何影响。并且本方法对于投影操作、几何变换以及数据压缩等诸多操作具有较好的鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地理信息版权保护领域，具体涉及一种Oracle Spatial空间数 据库的数字水印方法。
技术介绍
数字水印技术作为信息隐藏的一个重要分支，在版权认证方面起着关键作 用。基于数据库在数据管理中发挥的重要作用，其版权认证研究正在迅速开展 并形成了多种数据库水印嵌入和提取算法，如《汉明码和多数选举在关系数据 库数字水印中的应用》(郑光明.湖南理工学院学报.2005， 18(3) :23-25.)提出 基于差错控制的关系数据库数字水印算法，在整体上把通过拉格郎日插值公式 进行密钥分存的思想引入到关系数据库数字水印的分存过程中，然后在局部再 与汉明码和多数选举相结合的纠错方法进行差错控制；《基于密钥分存的关系数 据库数字水印技术》(胡斌，施荣华，彭沛夫.计算机应用研究，2007， 24 (8): 144-145.)提出的基于密钥分存的关系数据库数字水印技术，将可信中心和密 钥分存的思想引入关系数据库水印算法，首先争取对水印信息分存，然后根据 分存值序列，分成三元组序列，再对数据库中有效位数较多的数值型字段值进 行更新，修改其最低有效位的值；《基于BIBD的数据库压縮水印技术》(栗新宇， 王以刚.计算机科学.2008,25(3) :97-102)提出了基于BIBD的数据库压缩水印 技术使用一维转换为二维的元组标识算法，并以此将数据库中的元组进行分组、 排序，得到元组的排列方式，在每一个元组分组的内部，运用BIBD算法对数据 库中的元组进行筛选，最终得到待嵌入水印信息的元组；《基于多维云模型的关 系数据库数字水印算法》(徐龙琴，刘双印，沈玉利.佳木斯大学学报.2008,26(3) :330-333)提出了基于多维云模型的关系数据库数字水印算法根 据关系数据库某些数值型属性允许一定误差的特点，结合云理论，将每一个数 值型属性都作为一个维度，结合多维云模型，提出一种半盲观'J的关系数据库水然而，数据库的结构特征是数据库水印研究的基础和前提，只有针对数据 库的组织结构特点，才能设计出有效的数字水印算法。以Oracle Spatial为典 型代表的对象关系空间数据库模型，与传统的数据库组织有较大不同，目前已 有数据库数字水印算法也难以直接应用于Oracle Spatial空间数据库的版权认证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于本专利技术针对Oracle Spatial空间数据库的数据存储特 征和结构特征，提出一种适用于Oracle Spatial空间数据库的鲁棒性水印嵌入 和提取算法，根据坐标排列的不同状态来嵌入不同的水印信息，即突破了以往 数据库水印算法主要针对数值型数据的使用限制，又避免了水印嵌入对数据质 量的影响。同时，该方法对于格式变换操作、元组增加攻击以及数据压缩操作 等诸多操作与攻击具有较好的鲁棒性。 '本专利技术的总体思路是利用空间数据库中要素的坐标排列顺序改变不会影 响数据质量的特点，以坐标排列顺序的不同状态来表示水印信息O和1 (图1所 示)。该方法由于修改的只是坐标排列顺序而不是数据本身，从而不会对载体数 据精度造成任何影响。并且本算法对于投影操作、几何变换以及数据压缩等诸 多操作具有较好的鲁棒性。本专利技术Oracle Spatial空间数据库的水印嵌入方法，步骤如下(1)元组分组并生成待嵌入元组序列Q针对空间数据库中的数据表G，选择适当的单向Hash函数，与给定的密钥 key结合，对待嵌入数据表的空间数据字段最小外接矩形编码计算Hash值，并 对Hash值求余数，挑选余数符合条件的元组R供水印嵌入。其具体过程如下1) 计算空间数据库G中每个元组其空间数据字段R.g的最小外接矩形， 基于该最小外接矩形对角线两顶点坐标经运算，生成元组标识编码，记为R. s;2) 根据单向Hash函数以及用户事先给定的密钥key,由公式1)计算每 个元组所对应的哈希值R.h;R. h=H(R. s，key) 1)3) 若R. h满足R. h mod v = w ，则将元组R放入待嵌入元组序列Q。其 中，除数v和余数w均由用户在满足下式2)条件的前提下事先给出。<formula>formula see original document page 6</formula>2)其中l为空间数据库G中元组的数量，乂，为水印信息m的长度，《为若R. h不满足R. h mod v = w，则不将元组R放入待嵌入元组序列Q。(2) 将待嵌入元组序列Q中的元组，按照R.h值的大小进行从大到小或者 ,到大排序，将经过排序的待嵌入元组序列记为Qs;(3) 循环取Qs中的每一个待嵌入元组Ri和水印信息m的第i位mi，若mi二O， 将该元组空间数据坐标Ri. g按照要素的坐标序列以X最小值点为开头排列；若mi=l，则将该元组空间数据坐标Ri. g按照要素的坐标序列以X最大值点为开本专利技术Oracle Spatial空间数据库的水印提取方法，步骤如下(1) 元组分组并选取包含水印信息的元组Q' 根据嵌入算法的单向Hash函数以及密钥key,对欲提取水印数据表的空间数据字段最小外接矩形编码计算Hash值，并对Hash值求余数，余数符合条件 的元组即为包含水印信息的元组。其具体过程如下1) 计算待提取数据表G'中每个元组其空间数据字段R.g的最小外接矩形， 基于该最小外接矩形对角线两顶点坐标，计算元组标识编码，记为R. s;2) 根据单向Hash函数以及水印嵌入时输入的密钥key,由公式3)计算 每个元组所对应的哈希值R. h;R. h:H(R. s，key) 3)3) 若R.h满足R.h mod v = w ，则将元组R放入包含水印信息元组的序 列Q'。其中，除数v和余数w取用户嵌入时给定的值。若R.h不满足R.h mod v = w ，则不将元组R放入包含水印信息元组的序 列Q，。(2) 将含水印信息元组序列Q'中的元组，按照水印嵌入时的顺序，根据 R.h值按嵌入时的大小顺序进行排序，将经过排序的元组序列记为Qs';(3) 循环取Qs'中的每一个待提取元组Ri，检测其坐标排列顺序，如果要 素的坐标序列是以X最小值点为开头排列的，则mi=0;如果要素的坐标序列是 以X最大值点为开头排列的，则mpl;(4) 将mi按先后顺序组合，可形成完整的水印信息m"。 将提取的水印编码m'与原始水印编码m进行比对，判别其相似度。如果二者相似度大于阈值^，则可证明待提取数据表G，的版权归属。附图说明图l基于坐标排列次序的水印信息嵌入示意图；其中a为原始数据的坐标排列 次序；b表示"1"的坐标排列次序；C表示"0"的坐标排列次序； 图2江苏省巿县级行政区划图层；图3江苏省巿县级行政区划图层所对应的空间数据表；图4最小外接矩形示意图5水印嵌入效果图。具体实施例方式下面结合附图并通过描述一个针对Oracle Spatial空间数据库中数据的水 印嵌入和提取实例，进一步说明本专利技术的效果。本实例选择江苏省巿县级行政 区划图层为实验数据(图2所示)，比例尺为l: 25万，面图层，格式为Oracle Spatial,其所对应的空间数据表结构如图3所示。版权信息为"NJNU"，其所 对应的二进制水印编码信息为"10011101001010100本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ｏｒａｃｌｅ Ｓｐａｔｉａｌ空间数据库的水印嵌入方法，步骤如下： 步骤１、元组分组并生成待嵌入元组序列Ｑ 针对空间数据库中的数据表Ｇ，选择适当的单向Ｈａｓｈ函数，与给定的密钥ｋｅｙ结合，对待嵌入数据表的空间数据字段最小外接矩形编码计算Ｈａｓｈ值，并对Ｈａｓｈ值求余数，挑选余数符合条件的元组Ｒ供水印嵌入；具体过程如下： １）计算空间数据库Ｇ中每个元组其空间数据字段Ｒ．ｇ的最小外接矩形，基于该最小外接矩形对角线两顶点坐标经运算，生成元组标识编码，记为Ｒ．ｓ；２）根据单向Ｈａｓｈ函数以及用户事先给定的密钥ｋｅｙ，由下式计算每个元组所对应的哈希值Ｒ．ｈ： Ｒ．ｈ＝Ｈ（Ｒ．ｓ，ｋｅｙ）； ３）若Ｒ．ｈ满足Ｒ．ｈ ｍｏｄ ｖ＝ｗ，则将元组Ｒ放入待嵌入元组序列Ｑ；其中，除数ｖ和余数ｗ满足下式： ｖ＜「Ｎ↓［Ｇ］／Ｎ↓［ｍ］×Ｋ」 ｗ＜ｖ 式中Ｎ↓［Ｇ］为空间数据库Ｇ中元组的数量，Ｎ↓［ｍ］为水印信息ｍ的长度，Ｋ为重复嵌入次数； 若Ｒ．ｈ不满足Ｒ．ｈ ｍｏｄ ｖ＝ｗ，则不将元组Ｒ放入待嵌入元组序列Ｑ； 步骤２、将待嵌入元组序列Ｑ中的元组，按照Ｒ．ｈ值的大小进行从大到小或者从小到大排序，将经过排序的待嵌入元组序列记为Ｑｓ； 步骤３、循环取Ｑｓ中的每一个待嵌入元组Ｒ↓［ｉ］和水印信息ｍ的第ｉ位ｍ↓［ｉ］，若ｍ↓［ｉ］＝０，则将该元组空间数据坐标Ｒ↓［ｉ］．ｇ按照要素的坐标序列以Ｘ最小值点为开头排列；若ｍ↓［ｉ］＝１，则将该元组空间数据坐标Ｒ↓［ｉ］．ｇ按照要素的坐标序列以Ｘ最大值点为开头排列。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李安波，吴掠桅，闾国年，解宪丽，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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