基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，包括：通过解析三维地理PDF地图，获得地图数据，通过地图数据生成DEM数据；通过TfaSR模型对DEM数据进行地形特征提取和数据精度提高，获得优化的DEM数据；对优化的DEM数据进行二维经验模式分解，获得余量矩阵；对余量矩阵进行奇异值分解，构造出与原始水印大小相同的二值奇异值特征矩阵，将二值奇异值特征矩阵作为三维地理PDF地图的二值特征图像；对原始水印采用Arnold变换进行置乱加密，获得加密后的水印；对二值特征图像和加密后的水印进行异或处理，获得零水印图像。本发针对三维地理PDF地图构建的零水印不会对原始数据进行修改，可以进行单独的存储，很好地确保原始数据的完整性和完备性。保原始数据的完整性和完备性。保原始数据的完整性和完备性。

【技术实现步骤摘要】
基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法及系统


[0001]本专利技术涉及地理信息安全
，尤其涉及一种基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法及系统。

技术介绍

[0002]三维地理PDF地图是基于三维地理信息模型，利用PDF文档格式存储三维地理信息，以三维电子地图形式表达地理环境或地理场景的一种新型地图产品。相较于传统三维电子地图，三维地理PDF地图具有显示清晰、分发便捷、压缩率高、数据量小、交互方便、支持空间分析等优点，具有广泛的应用前景。但同时，三维地理PDF地图在生产、交换、分发和使用过程中的数据安全问题日益突出，如何对三维地理PDF地图进行有效的版权保护是地理信息安全领域急需解决的问题。
[0003]数字水印为信息安全领域的重要技术，应用数字水印技术可以有效地解决地理信息数据版权保护问题。传统的数字水印需要将水印信息与原始数据相结合，即将水印信息隐藏到原始数据中，由于水印与原始数据的结合会对原始数据进行修改，且难以同时确保水印的鲁棒性与不可见性。零水印通过提取原始数据的隐含特征并与水印信息相融合生成，由于不将水印嵌入至原始数据确保了原始数据的完整性和完备性，但针对三维地理PDF地图的零水印技术并不成熟。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，包括以下步骤：
[0005]S1：通过解析三维地理PDF地图，获得地图数据，通过地图数据生成DEM数据；
[0006]S2：通过TfaSR模型对DEM数据进行地形特征提取和数据精度提高，获得优化的DEM数据；
[0007]S3：获取三维地理PDF地图的原始水印，对优化的DEM数据进行二维经验模式分解，获得余量矩阵；
[0008]S4：对余量矩阵进行奇异值分解，构造出与原始水印大小相同的二值奇异值特征矩阵，将二值奇异值特征矩阵作为三维地理PDF地图的二值特征图像；
[0009]S5：对原始水印采用Arnold变换进行置乱加密，获得加密后的水印；对二值特征图像和加密后的水印进行异或处理，获得零水印图像；
[0010]S6：通过零水印图像对待检测三维地理PDF地图进行水印检测。
[0011]优选的，所述三维地理PDF地图基于三维地理信息模型构建，利用PDF文档格式进行存储。
[0012]优选的，所述地图数据包括：地形格网点坐标数据、高程数据、法向量数据和纹理数据。
[0013]优选的，所述TfaSR模型集成了深度残差模块和可变卷积模块，用于提取深度和自
适应的生成地形特征。
[0014]优选的，步骤S3中所述二维经验模式分解的计算公式为：
[0015][0016]其中，f为优化的DEM数据，IMF
i
为分解图像，i为分解图像的编号，n为分解图像的总数，I
r
为分解后的余量矩阵。
[0017]优选的，步骤S4中所述对余量矩阵进行奇异值分解的计算公式为：
[0018][0019]其中，Data为一个m
×
n阶子矩阵，U为m
×
m阶的酉矩阵，∑为半正定m
×
n阶对角矩阵，V为n
×
n阶的酉矩阵。
[0020]优选的，步骤S5中所述对原始水印采用Arnold变换进行置乱加密，获得加密后的水印的计算公式为：
[0021][0022]其中，N为原始水印的边长大小，x和y为Arnold变换前原始水印的像素点坐标，x
′
和y
′
为变换后加密后的水印的像素点坐标，mod为取模运算。
[0023]优选的，步骤S6具体为：
[0024]S61：获取待检测三维地理PDF地图的待检测二值特征图像，将零水印图像与待检测二值特征图像进行异或，获得待检测加密后的水印；
[0025]S62：将待检测加密后的水印通过Arnold逆变换获得待检测原始水印，通过待检测原始水印进行水印检测。
[0026]优选的，步骤S62中所述将待检测加密后的水印通过Arnold逆变换获得待检测原始水印的计算公式为：
[0027][0028]其中，N为待检测加密后的水印边长大小，x和y为加密后的水印的像素点坐标，x
′
和y
′
为逆变换后待检测原始水印的像素点坐标，mod为取模运算。
[0029]一种基于地形特征的三维地理PDF地图零水印系统，包括以下模块：
[0030]三维地理PDF地图解析模块，用于通过解析三维地理PDF地图，获得地图数据，通过地图数据生成DEM数据；
[0031]TfaSR模型处理模块，用于通过TfaSR模型对DEM数据进行地形特征提取和数据精度提高，获得优化的DEM数据；
[0032]余量矩阵计算模块，用于获取三维地理PDF地图的原始水印，对优化的DEM数据进行二维经验模式分解，获得余量矩阵；
[0033]二值特征图像计算模块，用于对余量矩阵进行奇异值分解，构造出与原始水印大小相同的二值奇异值特征矩阵，将二值奇异值特征矩阵作为三维地理PDF地图的二值特征图像；
[0034]零水印图像获取模块，用于对原始水印采用Arnold变换进行置乱加密，获得加密
后的水印；对二值特征图像和加密后的水印进行异或处理，获得零水印图像；
[0035]零水印检测模块，用于通过零水印图像对待检测三维地理PDF地图进行水印检测。
[0036]本专利技术具有以下有益效果：
[0037]1、通过TfaSR模型对DEM数据进行特征提取和优化，使得优化的DEM数据可以更好地表征地理信息；
[0038]2、通过针对三维地理PDF地图构建的零水印不会对原始数据进行修改，可以进行单独的存储，很好地确保原始数据的完整性和完备性。
附图说明
[0039]图1为本专利技术实施例方法流程图；
[0040]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0041]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0042]参照图1，本专利技术提供一种基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，包括以下步骤：
[0043]S1：通过解析三维地理PDF地图，获得地图数据，通过地图数据生成DEM数据；
[0044]S2：通过TfaSR模型对DEM数据进行地形特征提取和数据精度提高，获得优化的DEM数据；
[0045]S3：获取三维地理PDF地图的原始水印，对优化的DEM数据进行二维经验模式分解，获得余量矩阵；
[0046]S4：对余量矩阵进行奇异值分解，构造出与原始水印大小相同的二值奇异值特征矩阵，将二值奇异值特征矩阵作为三维地理PDF地图的二值特征图像；
[0047]S5：对原始水印采用Arnold变换进行置乱加密，获得加密后的水印；对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过解析三维地理PDF地图，获得地图数据，通过地图数据生成DEM数据；S2：通过TfaSR模型对DEM数据进行地形特征提取和数据精度提高，获得优化的DEM数据；S3：获取三维地理PDF地图的原始水印，对优化的DEM数据进行二维经验模式分解，获得余量矩阵；S4：对余量矩阵进行奇异值分解，构造出与原始水印大小相同的二值奇异值特征矩阵，将二值奇异值特征矩阵作为三维地理PDF地图的二值特征图像；S5：对原始水印采用Arnold变换进行置乱加密，获得加密后的水印；对二值特征图像和加密后的水印进行异或处理，获得零水印图像；S6：通过零水印图像对待检测三维地理PDF地图进行水印检测。2.根据权利要求1所述的基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，其特征在于，所述三维地理PDF地图基于三维地理信息模型构建，利用PDF文档格式进行存储。3.根据权利要求1所述的基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，其特征在于，所述地图数据包括：地形格网点坐标数据、高程数据、法向量数据和纹理数据。4.根据权利要求1所述的基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，其特征在于，所述TfaSR模型集成了深度残差模块和可变卷积模块，用于提取深度和自适应的生成地形特征。5.根据权利要求1所述的基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，其特征在于，步骤S3中所述二维经验模式分解的计算公式为：其中，f为优化的DEM数据，IMF
i
为分解图像，i为分解图像的编号，n为分解图像的总数，I
r
为分解后的余量矩阵。6.根据权利要求1所述的基于地形特征的三维地理PDF地图零水印方法，其特征在于，步骤S4中所述对余量矩阵进行奇异值分解的计算公式为：其中，Data为一个m
×
n阶子矩阵，U为m
×
m阶的酉矩阵，∑为半正定m
×
n阶对角矩阵，V为n
×
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春成，刘鹏，徐立，何列松，谢鹏，黄利民，罗安平，刘铭轩，路源鑫，刘尚好，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：