[发明专利]基于空间拓扑的二维矢量空间数据数字水印方法

说明书

技术领域

本发明属于版权保护技术领域，特别是涉及一种基于空间拓扑的二维矢量空间数据数字水印方法。

背景技术

今天的世界是一个数字化的信息世界，几乎我们接触的所有信息都是采用数字化载体。当数字化在数据的编辑、复制、分发等方面给我们带来很大方便时，同时也带来了版权保护的难题。计算机通信和网络技术的快速发展使得数据的非法复制和分发通过网络变得比以前任何时候都要便捷，也因此使得版权保护问题的解决变得更加紧迫。

数字水印技术通过把版权信息隐藏于数据中为上述问题的解决提供了一种可行的方案。虽然目前有关多媒体数字水印技术的研究已非常广泛和深入，但有关地理信息系统中矢量空间数据数字水印的研究相对要少了很多。现在空间数据的获取仍然是一个高成本的过程，数据生产者还无法承担免费提供数据。作为一种保护数据版权的方式，二维矢量空间数据数字水印技术起着非常重要的作用。

在现有的大部分水印算法中，矢量空间数据基本上被看作点云(坐标点的集合)，而非地理对象的集合。水印信息直接隐藏在坐标点(或坐标点的频率系数)中。这类方法因为从点云的角度来考虑水印信息的嵌入，在水印嵌入的过程中没有地理对象的概念，因而忽略了地理对象的形状和空间关系，从而可能导致地理对象的形状变形过大，或对象的空间关系产生冲突，比如，原本相离的两地理对象可能会变成相交。另外，把水印信息直接隐藏在坐标点中更容易受到坐标点攻击，比如插值、坐标点删除、地图综合或化简、重新数字化以及因对数据的常规操作而带来的噪声等。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于空间拓扑的二维矢量空间数据数字水印方法。

本发明的技术方案为：包括有水印载体提取过程、对水印载体嵌入水印信息的过程和从水印载体检测水印信息的过程；

所述水印载体提取过程为，在二维矢量空间数据指定图层中提取处于同一图斑内的各对象间的拓扑关系所对应度量值的统计值集合，将所得统计值集合作为水印载体；

所述对水印载体嵌入水印信息的过程包括以下步骤：

步骤1.1，将水印载体进行子集划分，划分所得子集个数m＝水印信息所含水印位的长度Length(watermark)×重复嵌入次数N；

步骤1.2，分别在每个子集内嵌入水印信息的一个水印位，从而在水印载体内重复嵌入水印信息N次；所述嵌入水印位的实现方式为，在数据的容错范围内调整对象与其所在图斑的其他对象的拓扑关系，使得调整后子集内数据的分布呈现两种预定分布模式中的一种，两种预定分布模式分别代表嵌入的水印位为0或1；

所述从水印载体检测水印信息的过程包括以下步骤：

步骤2.1，对水印载体进行子集划分；

步骤2.2，判断每个子集中的数据呈现两种预定分布模式中的哪一种，从而辨别该子集内嵌入的水印位为0或1；

步骤2.3，综合所有子集检测出的水印串，构成N个长度为Length(watermark)的水印串，采用少数服从多数的投票机制比较这些水印串的相应位，决定水印信息所含每个水印位应当是0或1，从而确定水印载体中嵌入的水印信息。

而且，所述指定图层为点层、线层或面层。

而且，所述水印载体提取过程中，所述拓扑关系采用相离关系(也可以采用其它的拓扑关系)，具体实现方式包括以下步骤，

步骤3.1，将指定图层分块，分成n个图斑P₁，P₂，...，P_n；