一种抵抗几何攻击的矢量地图水印方法技术

本发明专利技术公开了一种抵抗几何攻击的矢量地图水印方法，包括水印特征域提取过程、水印生成过程、水印嵌入过程和水印检测过程，即通过提取地物对的相离关系得到水印特征域，通过重复方式生成水印，通过缩放地物嵌入水印，采用“少数服从多数”的投票机制检测水印。因为本发明专利技术是通过轻微修改地物之间的空间关系，将水印信息隐藏在空间关系中，具有良好的抗几何攻击能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于版权保护领域，特别是涉及。
技术介绍
在信息化社会的今天，随着计算机网络技术、通信技术和多媒体技术的迅速发展， 以及hternet的普及，基于计算机和网络的多媒体信息交换为数字作品的使用、传播提供 了便利的途径。尤其是最近几年，伴随着因特网的盛行，网络带宽的不断增加，在全球范围 内，交换数字媒体己成为广泛的现象，人们对数字媒体的需求正以令人吃惊的速度增长，操 作数字媒体的工具亦迅猛增加。然而数字作品(如电子出版物、数字图像、数字音乐、视频 节目、电子票据、网页等)极易被非法拷贝和复制的特性使得网络信息的版权保护问题日 益突出。不法分子的随意拷贝、任意发布，甚至以出售盗版来牟取暴利的行为，对作者的权 益造成极大的伤害。保护数字作品的知识产权，仅仅靠注册其所有权已无法有效保护作者 的合法权益。所以数字媒体的版权保护和来源认证成为在开放的网络环境下迫切需要解决 的问题之一。到目前为止，数字水印从研究对象上看主要涉及图像水印、视频水印、音频水印、 文本水印和三维网格数据水印等几个方面，其中绝大部分数字水印领域的研究成果集中在 多媒体数据水印研究上。然而，随着信息技术的不断发展和国家建设的需要，3S(GPS，GIS, RS)技术得到了迅猛的发展。因此，作为3S技术基础设施之一的空间地理数据产品的需求 量不断扩大。空间地理数据的获取需要消耗大量的人力物力以及时间，因此空间地理数据 是数据生产者的宝贵财富。但是由于数据的复制非常容易，一旦空间地理数据产品被出售， 非法拷贝的出现就会难以避免。如果不对空间地理数据加以保护将会给数据生产者带来巨 大的损失。空间地理数据不同于传统的多媒体数据，因此传统的多媒体水印技术不能直接 用于空间地理数据版权保护。如何将数字水印技术应用于空间地理数据版权保护，验证某 种空间数据产品的生产部门以及如何证明其版权归属，已经成为当前数字测绘生产中的一 项迫切需要的技术。现有的矢量地图水印技术主要将矢量地图看成顶点的集合，通过轻微修改顶点坐 标，将水印信息隐藏在顶点坐标中，达到申明产品版权的目的。当对地图进行旋转、缩放和 平移操作时，地图中顶点的坐标将发生改变，嵌入到顶点坐标中的水印信息可能遭到破坏。 因此，现有的矢量地图水印方法难以有效抵抗几何攻击。
技术实现思路
为了克服现有矢量地图水印技术的缺陷，本专利技术提供一种抵抗几何攻击的矢量地 图水印方法。本专利技术提供的技术方案为包括水印特征域提取过程、水印生成过程、水印嵌入过 程和水印检测过程，(1)所述水印特征域提取过程，对于一副待加水印的二维矢量地图M，M中的地物层中包含η个地物，每个地物按数据库模式R(p，AO, Al... , At，the_geom)存储得到η个元 组；所述数据库模式R(P，AO, Al... , At，the_geom)中ρ是唯一标识元组所存地物的主键， AO, Al... , At是元组所存地物其他的相关属性，the_geom是元组所存的地理属性；提取水 印特征域的步骤如下，步骤1，使用哈希函数对所有元组的主键进行映射，得到主键哈希值，并对主键哈 希值进行排序；步骤2，构造地物对，即根据主键哈希值的顺序选择地物，对所有地物进行两两分 组，分组之后得到了 η/2个地物对；步骤3，计算每个地物对中两个地物的相离关系度量值，得到一个度量值数组MM =IMM1, MM2, ...，MMn7J，即为水印特征域；(2)所述水印生成过程，实现过程如下，设原始水印信息为a = ( , ，...，am)，其中任一水印位 取值’ 0’或，1’，i = 1，2，...，m;设水印信息重复嵌入c遍；设水印向量为W= (W1, W2. ..，％)，其中q = mc且q <=η/2 ；将原始水印信息a重复c遍，即生成水印向量W ；(3)所述水印嵌入过程，对照水印生成过程所得W = (W1, W2. .. ,Wq)和水印特征域 提取过程所得匪=IMM1, MM2, ...，MMn/2}，根据嵌入的水印位Wj为，0，或，1，，按规则对相 离关系度量值M^的最低有效位进行修改，j = 1，2，. . .，q ；所述修改通过缩放相离关系度 量值MMj所属地物对中某个地物实现；(4)所述水印检测过程，实现过程如下，对于一副待检测的二维矢量地图M’，首先采用水印特征域提取过程得到水印特征 域MM”，然后根据水印嵌入过程的规则提取嵌入二维矢量地图M’的水印向量；设提取所得水印向量为W’ = (W’ W’ ”..，￥’，)，其中W’」取值’ 0，或，1’，j = 1,2,...,q ；采用“少数服从多数”的投票机制来表决嵌入的水印信息是’ 0’还是’ 1’，通过 投票之后确定的原始水印向量a = (a1; ，...，，其中任一水印位 取值’ 0’或’ 1’，i1 j 2 j · · · j m ο而且，所述水印嵌入过程中，对相离关系度量值的最低有效位进行修改的规则如 下，权利要求1. ，其特征在于包括水印特征域提取过程、 水印生成过程、水印嵌入过程和水印检测过程，(1)所述水印特征域提取过程，对于一副待加水印的二维矢量地图M，M中的地物层中 包含η个地物，每个地物按数据库模式R (p，AO, Al... , At，the_geom)存储得到η个元组； 所述数据库模式R (P，AO, Al... , At，the_geom)中ρ是唯一标识元组所存地物的主键，AO, Al..., At是元组所存地物其他的相关属性，the_geom是元组所存的地理属性；提取水印特 征域的步骤如下，步骤1，使用哈希函数对所有元组的主键进行映射，得到主键哈希值，并对主键哈希值 进行排序；步骤2，构造地物对，即根据主键哈希值的顺序选择地物，对所有地物进行两两分组，分 组之后得到了 η/2个地物对；步骤3，计算每个地物对中两个地物的相离关系度量值，得到一个度量值数组匪= IMM1, MM2, ... , MMn7J，即为水印特征域；(2)所述水印生成过程，实现过程如下，设原始水印信息为a = ( , ，...，\)，其中任一水印位 取值，0’或，1’，i = 1， 2, ... , m ；设水印信息重复嵌入c遍；设水印向量为W = (W1, W2. . .，W,)，其中q = mc且q <=η/2 ；将原始水印信息a重复c遍，即生成水印向量W ；(3)所述水印嵌入过程，对照水印生成过程所得W= (W1, W2. .. ,Wq)和水印特征域提取 过程所得匪=IMM1, MM2,...，MMn/2}，根据嵌入的水印位Wj为，0，或，1，，按规则对相离关 系度量值M^的最低有效位进行修改，j = 1，2，. . .，q ；所述修改通过缩放相离关系度量值 MMj所属地物对中某个地物实现；(4)所述水印检测过程，实现过程如下，对于一副待检测的二维矢量地图M’，首先采用水印特征域提取过程得到水印特征域 MM”，然后根据水印嵌入过程的规则提取嵌入二维矢量地图M’的水印向量；设提取所得水印向量为W’ = (W’ rW，α)，其中 W，取值，0，或，1，，j = 1， 2，. . .，q ；采用“少数服从多数”的投票机制来表决嵌入的水印信息是’ 0’还是’ 1’，通过投 票本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抵抗几何攻击的矢量地图水印方法，其特征在于：包括水印特征域提取过程、水印生成过程、水印嵌入过程和水印检测过程，（１）所述水印特征域提取过程，对于一副待加水印的二维矢量地图Ｍ，Ｍ中的地物层中包含ｎ个地物，每个地物按数据库模式Ｒ（ｐ，Ａ０，Ａ１…，Ａｔ，ｔｈｅ＿ｇｅｏｍ）存储得到ｎ个元组；所述数据库模式Ｒ（ｐ，Ａ０，Ａ１…，Ａｔ，ｔｈｅ＿ｇｅｏｍ）中ｐ是唯一标识元组所存地物的主键，Ａ０，Ａ１．．．，Ａｔ是元组所存地物其他的相关属性，ｔｈｅ＿ｇｅｏｍ是元组所存的地理属性；提取水印特征域的步骤如下，步骤１，使用哈希函数对所有元组的主键进行映射，得到主键哈希值，并对主键哈希值进行排序；步骤２，构造地物对，即根据主键哈希值的顺序选择地物，对所有地物进行两两分组，分组之后得到了ｎ／２个地物对；步骤３，计算每个地物对中两个地物的相离关系度量值，得到一个度量值数组ＭＭ＝｛ＭＭ↓［１］，ＭＭ↓［２］，…，ＭＭ↓［ｎ／２］｝，即为水印特征域；（２）所述水印生成过程，实现过程如下，设原始水印信息为ａ＝（ａ↓［１］，ａ↓［２］，…，ａ↓［ｍ］），其中任一水印位ａ↓［ｉ］取值’０’或’１’，ｉ＝１，２，…，ｍ；设水印信息重复嵌入ｃ遍；设水印向量为Ｗ＝（Ｗ↓［１］，Ｗ↓［２］…，Ｗ↓［ｑ］），其中ｑ＝ｍｃ且ｑ＜＝ｎ／２；将原始水印信息ａ重复ｃ遍，即生成水印向量Ｗ；（３）所述水印嵌入过程，对照水印生成过程所得Ｗ＝（Ｗ↓［１］，Ｗ↓［２］…，Ｗ↓［ｑ］）和水印特征域提取过程所得ＭＭ＝｛ＭＭ↓［１］，ＭＭ↓［２］，…，ＭＭ↓［ｎ／２］｝，根据嵌入的水印位Ｗ↓［ｊ］为’０’或’１’，按规则对相离关系度量值ＭＭ↓［ｊ］的最低有效位进行修改，ｊ＝１，２，…，ｑ；所述修改通过缩放相离关系度量值ＭＭ↓［ｊ］所属地物对中某个地物实现；（４）所述水印检测过程，实现过程如下，对于一副待检测的二维矢量地图Ｍ’，首先采用水印特征域提取过程得到水印特征域ＭＭ”，然后根据水印嵌入过程的规则提取嵌入二维矢量地图Ｍ’的水印向量；设提取所得水印向量为Ｗ’＝（Ｗ’↓［１］，Ｗ’↓［１］…，Ｗ’↓［ｑ］），其中Ｗ’↓［ｊ］取值’０’或’１’，ｊ＝１，２，…，ｑ；采用“少数服从多数”的投票机制来表决嵌入的水印信息是’０’还是’１’，通过投票之后确定的原始水印向量ａ＝（ａ↓［１］，ａ↓［２］，…，ａ↓［ｍ］），其中任一水印位ａ↓［ｉ］取值’０’或’１’，ｉ＝１，２，…，ｍ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭智勇，彭煜玮，汪传建，余亮，王俊舟，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]