一種保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法，有效解決非對(duì)稱水印的嵌入和檢測(cè)，消除保密的密鑰信道分送密鑰的困難問題，方法是，用電腦及其軟件輸入矢量地圖數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；選擇包含版權(quán)信息的二值圖像，對(duì)水印圖像按行進(jìn)行掃描，得到一維水印編碼序列，建立地圖數(shù)據(jù)定位點(diǎn)與水印編碼序列之間的映射關(guān)系；對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行截?cái)嗖僮?，獲得地圖定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)信息；對(duì)地圖定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，使其方差為特定值，并替換原始尾部數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)尾部信息分析判定，將得到的水印編碼序列按照掃描的逆過程恢復(fù)成二值水印圖像，并檢測(cè)，本發(fā)明消除了經(jīng)特殊保密的密鑰信道分送密鑰的困難，實(shí)現(xiàn)了非對(duì)稱檢測(cè)功能，安全性高。
【專利說明】一種保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)安全、信息隱藏領(lǐng)域，特別是一種保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]矢量地圖數(shù)據(jù)是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)的重要資源。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其安全性受到越來(lái)越嚴(yán)重的威脅，數(shù)字水印技術(shù)是數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)的一種新興技術(shù)，已被成功應(yīng)用到矢量地圖數(shù)據(jù)的版權(quán)保護(hù)、完整性和真實(shí)性認(rèn)證方面。
[0003]在實(shí)際應(yīng)用過程中，為了確保數(shù)據(jù)來(lái)源的合法性及數(shù)據(jù)的有效性，用戶需要實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)中的水印信息，以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，這就要求數(shù)據(jù)生產(chǎn)商將水印檢測(cè)算法和檢測(cè)密鑰對(duì)用戶公開。目前針對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)的數(shù)字水印算法屬于對(duì)稱水印算法，水印嵌入過程和檢測(cè)過程是一個(gè)互逆過程，一旦檢測(cè)算法和密鑰公開就會(huì)帶來(lái)一系列安全問題:(I)非法用戶可以通過檢測(cè)過程和檢測(cè)密鑰推算出嵌入過程和嵌入密鑰，進(jìn)而可以去除數(shù)據(jù)中的水印信息或者嵌入自己的水印信息，非法者不僅可以獲得高精度數(shù)據(jù)，還能夠造成無(wú)法解決的版權(quán)糾紛；(2)數(shù)據(jù)合法用戶從數(shù)據(jù)中檢測(cè)到的水印信息可能是偽造信息，數(shù)據(jù)的合法來(lái)源和有效性無(wú)法得到驗(yàn)證，會(huì)對(duì)合法用戶造成不可估量的損失；(3)對(duì)稱水印機(jī)制從根本上不符合信息安全最基本的A.Kerchoffs原則，即密碼系統(tǒng)中的算法即使為密碼分析員所知，也應(yīng)該無(wú)助于用來(lái)推導(dǎo)出明文或密鑰，即“一切秘密寓于密鑰之中”。
[0004]由于對(duì)稱水印算法存在的不足，目前，一些學(xué)者對(duì)圖像等多媒體數(shù)據(jù)的非對(duì)稱水印進(jìn)行了研究，但在矢量地圖數(shù)據(jù)中還沒有出現(xiàn)一種有效的非對(duì)稱水印機(jī)制，因此，研制一種保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法，可有效解決非對(duì)稱水印的嵌入和檢測(cè)，確保數(shù)據(jù)的有效性和合法性，徹底消除保密的密鑰信道分送密鑰的困難問題。
[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括水印嵌入和水印檢測(cè)，步驟如下:
[0007](I)利用電腦及其軟件輸入矢量地圖數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的方法是:標(biāo)記數(shù)據(jù)中坐標(biāo)值完全相同的點(diǎn)，確保在執(zhí)行水印嵌入操作時(shí)，坐標(biāo)值相同點(diǎn)的修改量相同；
[0008](2)選擇包含版權(quán)信息的二值圖像，利用掃描儀對(duì)水印圖像按行進(jìn)行掃描，得到一維水印編碼序列，建立地圖數(shù)據(jù)定位點(diǎn)與水印編碼序列之間的映射關(guān)系；
[0009](3)利用模運(yùn)算器對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行截?cái)嗖僮鳎@得地圖定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)信息；
[0010](4)利用“DCT”方法或“跳躍法”方法對(duì)地圖定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，使其方差為特定值；
[0011](5)將修改后的尾部數(shù)據(jù)替換原始定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)，得到含有版權(quán)信息的矢量地圖數(shù)據(jù)，并保存為指定格式的數(shù)據(jù)文件；
[0012](6)利用水印檢測(cè)器對(duì)數(shù)據(jù)尾部信息分析判定，得到對(duì)應(yīng)的水印編碼值，最后將水印編碼序列按照掃描的逆過程恢復(fù)成二值水印圖像，并對(duì)嵌入水印進(jìn)行檢測(cè)。
[0013]所述的步驟⑷中的“DCT”方法是:
[0014]①輸入所要修改的數(shù)據(jù)數(shù)組M= {m(i) |i = 1，2，...，N}，數(shù)組M的均值為μ，方
差為σ 2 ；
[0015]②對(duì)輸入的數(shù)組進(jìn)行離散余弦變換(DCT),得到變換系數(shù)DM = {dm(i)|i =I, 2,..., N}；
[0016]③利用偽隨機(jī)序列發(fā)生器構(gòu)造一個(gè)方差為σ ’2、均值為O、長(zhǎng)度為N-1且服從
【權(quán)利要求】
1.一種保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法，其特征在于，包括水印嵌入和水印檢測(cè)，步驟如下: (1)利用電腦及其軟件輸入矢量地圖數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的方法是:標(biāo)記數(shù)據(jù)中坐標(biāo)值完全相同的點(diǎn)，確保在執(zhí)行水印嵌入操作時(shí)，坐標(biāo)值相同點(diǎn)的修改量相同； (2)選擇包含版權(quán)信息的二值圖像，利用掃描儀對(duì)水印圖像按行進(jìn)行掃描，得到一維水印編碼序列，建立地圖數(shù)據(jù)定位點(diǎn)與水印編碼序列之間的映射關(guān)系； (3)利用模運(yùn)算器對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行截?cái)嗖僮?，獲得地圖定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)信息； (4)利用“DCT”方法或“跳躍法”方法對(duì)地圖定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，使其方差為特定值； (5)將修改后的尾部數(shù)據(jù)替換原始定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)，得到含有版權(quán)信息的矢量地圖數(shù)據(jù)，并保存為指定格式的數(shù)據(jù)文件； (6)利用水印檢測(cè)器對(duì)數(shù)據(jù)尾部信息分析判定，得到對(duì)應(yīng)的水印編碼值，最后將水印編碼序列按照掃描的逆過程恢復(fù)成二值水印圖像，并對(duì)嵌入水印進(jìn)行檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法，其特征在于:所述的步驟⑷中的“DCT”方法是: ①輸入所要修改的數(shù)據(jù)數(shù)組M={m(i) |i = 1，2，...，N}，數(shù)組M的均值為μ，方差為σ 2 ; ②對(duì)輸入的數(shù)組進(jìn)行離散余弦變換(DCT)，得到變換系數(shù)DM={dm⑴|i =1, 2,..., N}； ③利用偽隨機(jī)序列發(fā)生器構(gòu)造一個(gè)方差為σ’2、均值為O、長(zhǎng)度為N-1且服從
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法，其特征在于:所述的步驟(4)中尾部數(shù)據(jù)方差修改“跳躍法”方法是: ①輸入服從均勻分布的數(shù)據(jù)數(shù)組M={m(i) e (0，Td) |i = 1，2，...，Ν}，Td屬于正實(shí)數(shù),數(shù)組M的均值為μ,方差為σ2 ; ②假設(shè)修改后數(shù)組的方差為σ’2，利用偽隨機(jī)序列發(fā)生器構(gòu)造一個(gè)服從(O,上的均勻分布的偽隨機(jī)數(shù)組RAND ； ③對(duì)原始數(shù)據(jù)按照式(I)修改得到修改后的數(shù)組M'= {V (i) I i = 1，2，...，N}，M'的均值為μ，方差為σ’2，其中:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)的非對(duì)稱水印方法，其特征在于:包括矢量地圖數(shù)據(jù)水印嵌入和矢量地圖數(shù)據(jù)水印檢測(cè)，其中: A.矢量地圖數(shù)據(jù)水印嵌入方法是: (1)選擇一幅含有版權(quán)標(biāo)識(shí)的二值圖像作為水印，水印圖像的高和寬分別為wH和wW，利用掃描儀器對(duì)圖像按行掃描，將二值圖像轉(zhuǎn)化為一維二值編碼序列W= {w(i) |i =I,2,..., η};其中 n = wHXwff ； (2)輸入待嵌入水印的矢量地圖數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，在矢量地圖數(shù)據(jù)中，不同的線和面在存儲(chǔ)時(shí)可能包含相同的定位點(diǎn)，為了保證水印嵌入后地理實(shí)體之間的空間關(guān)系不發(fā)生變化，同時(shí)保證數(shù)據(jù)使用的有效性，嵌入水印時(shí)對(duì)相同的定位點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記為相同的定位點(diǎn)修改強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)相同； (3)建立定位點(diǎn)與水印編碼序列之間的映射關(guān)系i= f(Xj, yP，其中i是某個(gè)水印位在水印編碼序列中的位置索引，(\，yP是第j個(gè)定位點(diǎn)坐標(biāo)，f(.)是由定位點(diǎn)映射至水印位置索引的映射關(guān)系函數(shù)，定位點(diǎn)與水印位置索引之間是多對(duì)一的關(guān)系； (4)提取第i個(gè)水印位對(duì)應(yīng)定位點(diǎn)的橫坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并利用模運(yùn)算器對(duì)橫坐標(biāo)執(zhí)行截?cái)嗖僮?，獲得定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù):
MA (i) {maik = xikmodTd} 其中，mod是取模運(yùn)算符號(hào)，k = 1，2，...1V Xik是第i個(gè)水印位對(duì)應(yīng)定位點(diǎn)的橫坐標(biāo)，MA(i)是第i個(gè)水印位對(duì)應(yīng)定位點(diǎn)橫坐標(biāo)尾部數(shù)據(jù)，maik是第i個(gè)水印位對(duì)應(yīng)的第k個(gè)定位點(diǎn)坐標(biāo)的尾部數(shù)據(jù)，Hii是第i個(gè)水印位對(duì)應(yīng)定位點(diǎn)個(gè)數(shù)，Td是水印的最大嵌入強(qiáng)度。根據(jù)模運(yùn)算和矢量地圖數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，MA(i)是一個(gè)近似服從均勻分布的數(shù)組，記為MA ⑴□ U (O, Td)； (5)依據(jù)第i個(gè)水印編碼值修改對(duì)應(yīng)的尾部數(shù)據(jù)數(shù)組MA(i)中的值，使修改后的數(shù)組MA' (i)的數(shù)據(jù)方差近似為指定值σ ' 2，即D(MA' (i)) ^ σ ^ 2，
【文檔編號(hào)】G06F21/16GK103971324SQ201410241263
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】楊輝, 閔連權(quán), 侯翔 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)