[发明专利]基于非线性变换的矢量地图版权保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息科学、信息隐藏领域。具体讲是一种基于非线性变换的矢量地图版权保护方法。

背景技术

随着“数字中国”的逐步实现，空间信息应用面越来越广泛，数字矢量地图具有精度高、支持高质量缩放等诸多优良性能，已成为地理信息系统、智能交通运输系统、数字化城市和数字化国防建设等方面必需的保障资源。同时，数字矢量地图制作成本高且易于编辑的特点使数字矢量地图面临版权保护、来源跟踪、篡改鉴别等一系列数据安全问题。数字水印技术是随着数字化进程发展起来的保护数据安全的前沿技术，它是在不影响矢量地图原数据可用性的前提下，将版权标识信息隐藏其中，以达到保护数字产品版权的目的。近年来，数字水印技术已在图像、视频，音频以及文本数据领域取得了相当多的研究成果。

对矢量地图数字水印技术的研究逐步趋于成熟，人们提出了若干数字水印技术，试图解决数字矢量地图在应用中的各类安全问题。目前，矢量地图数字水印技术大体可分为两类：空域法和频域法。基于空域的数字水印算法有：1、Cox的方法^[1]，该方法是最早公开发表的有关矢量地图水印技术的文献，通过将版权标识信息的二进制编码按比特为单位独立地嵌入选定顶点的坐标值内，实现版权认证。该方法执行效率高且易于实现，但对地图的精度扰动过大，不具备实际应用价值。2、Schyndel的方法^[2]，该方法将最不重要位(LSB)替换和位平面工具应用于空域，以提高算法的鲁棒性。3、Ohbuchi的方法^[3]，该方法引入了四叉树划分和重复嵌入的方法，以提高算法的鲁棒性，但该方法为非盲水印算法，也不具备实际应用价值。4、Voigt的方法^[4]，该方法通过改变矩形区域内图元顶点的统计特征嵌入水印信息，但并未考虑顶点坐标的改动对地图图元形状特征的影响。基于频域的数字水印算法有：1、Solachidis的方法^[5-6]，该方法对矢量图像曲线顶点坐标进行离散傅里叶变换(DFT)，通过改变其幅度系数嵌入水印信息，该方法为盲水印算法，难以抵抗插值和地图简化攻击。2、LiYuanyuan的方法^[7]，该方法利用矢量图像顶点坐标的高相关性，对顶点坐标值进行离散余弦变换(DCT)，通过改变其系数之间的关系嵌入水印信息。该方法同样难以抵抗插值和地图简化攻击。这两类算法都会对地理坐标信息产生扰动，在军事、医学等高保真应用场合，这种扰动会影响矢量数据的正常使用，并被认定是一种对地图数据的变相破坏。

近年来出现的可逆信息隐藏技术^[8-10]能够达到矢量地图数据的无损恢复目标，但该类策略存在信息隐藏方法易于被逆向破解、抗攻击能力较弱等问题。目前，人们还没有实现对地图原始数据零扰动、不易被逆向破解且抗攻击能力较强的版权保护技术。

相关文献：

1G.S.Cox，G.de Jage r.A survey of point pattern matching techniques and a new approachto point pattern recognition.Proceedings of Symposium on Communication and SignalProcessing，Lesotho，1992：243-248

2R.G.van Schyndel，A.Z.Tirkel，C.F.Osborne.A digital watermark.Proceedings of the 6thIEEE International Conference on Image Processing，1994，2：86-90

3R.Ohbuchi，H.Ueda，S.Endoh.Robust watermarking of vector digital maps.Proceedingof the IEEE International Conference on Multimedia and Expo，Lausanne，Switzerland，2002：26-29

4M.Voigt and C.Busch.Feature-based watermarking of 2D-vector data.Proceedings of theSPIE，Security and Watermarking of Multimedia Content，Santa Clara，USA，2003，5020：359-366