[发明专利]一种基于混沌映射的shp线面图层易碎水印技术

权利要求书

1.一种基于混沌映射的shp线面图层易碎水印技术，包括如下过程：

(一)水印生成与嵌入过程：

步骤11：矢量数据分组，即对矢量数据中的实体要素：线要素或面要素实体，进行分组，具体方法如下：设原始线面图层数据为R，用户设置的阈值为m，m表示每个要素组至少含m个坐标点；对线面图层数据R分组，令每组所含要素的总顶点个数大于m，得到R＝{R_i|i＝0，1，2，...}，R_i表示划分的第i个要素组，简称要素组R_i；

步骤12：利用混沌映射生成位置序列S，具体方法如下：

a)根据公式(1)Logistic方程，输入密钥[k，Q₀]，生成混沌序列Q_n，k表示混沌系数，k的取值在(3.5699，4)之间；Q₀为位置密钥，表示混沌系统初值；n表示线面图层的总顶点的数；

Qn+1=k*Qn-k*Qn2---(1)]]>

b)将序列Q_n量化得到一维二值混沌位置序列S，Q＝{q_i|i＝0，1，2，...，n}，S＝{s_i|i＝0，1，2，...，n}：

si=0,qi≤0.51,qi>0.5---(2)]]>

步骤13：生成映射矢量地图R′，即根据位置序列S，对相应顶点的横坐标或纵坐标的最低有效位置零，具体方法如下：

根据位置序列S和公式(3)将线面图层所有的坐标R_i＝{(x_i，j，y_i，j)|i＝0，1，2，…；j＝0，1，2，…，m_i-1}中的横坐标或纵坐标的最低有效位置零，得到映射矢量地图R′_i＝{(x′_i，j，y′_i，j)|i＝0，1，2…；j＝0，1，2，…，m_i-1}；

其中，表示向下取整，R_i＝(x_i，j，y_i，j)为置零前第i个要素组中第j个顶点的坐标，R′_i，j＝(x′_i，j，y′_i，j)表示置零后第i个要素组的第j个顶点的坐标，S_r表示位置序列S中第r的值，其r表示为m_i表示要素组R_i的顶点总数；

步骤14：根据映射矢量地图R′，生成各要素组R′_i的水印信息，具体方法如下：

a)根据公式（4），先对每个置零后的要素组R′_i中的所有顶点的横、纵坐标求和后，再计算其绝对值的算术平均值；为避免将a_i直接作为Logisti混沌初值进行迭代时使得所得序列发散，再利用公式（5）取a_i的小数，得到l_i：

ai=Σj=1mi(|xi,j|+|yi,j|)mi′---(4)]]>

l_i＝a_i mod1      （5）

m′_i表示要素组R′_i的顶点总数，x_i,j、y_i，j表示要素组R′_i中顶点j的横、纵坐标；

b)将l_i作为Logistic混沌映射初值Q₀，代入公式（1）迭代生成长度为m′_i的实值混沌序列Y_i，Y_i={Y_i(j)|i＝0,1,2,...;j=0,1,2,...,m′_i-1},其中m′_i表示要素组R′_i的顶点总数；

c)将Y_i和给定的水印密钥X₀和X₁构成该地要素组R′_i的水印密钥k_i，即k_i=(X₀,X₁,Y_i)，将k_i代入式（6）所示的Henon混沌映射，生成实值混沌序列X_i={X_i(j)|i＝0,1,2...;j=0,1,2,...,m′_i-1}，m′_i表示要素组R′_i的顶点总数；

Xn+1=(1+0.3(Xn-1-c)+379Xn2+dYn2)mod3---(6)]]>

其中，Y_n是任意的混沌序列，1.07<=c<=1.09，d为大于1的任意素数；

d)根据公式（7）将实值混沌序列X_i二值化，得到要素组R′_i对应的水印序列W_i，W_i={w_i(j)|j=0,1,2,...,m′_i-1}，m′_i表示要素组R′_i的顶点总数；

wi(j)=0,(Xi(j)≤1.5)1,(Xi(j)>1.5)---(7)]]>

步骤15：针对线面图层进行水印嵌入，具体方法如下：

根据步骤12生成的位置序列S和公式（8）分别将各要素组R′_i的水印序列W_i嵌入到相应要素组坐标R′_i，j的置零位，R′_i，j＝{(x′_i，j，y′_i，j)| i＝0，1，2，3…；j＝0，1，2，…，m′_i-1}，嵌入后记为

其中，R′_i，j＝(x′_i，j，y′_i，j)表示嵌入水印前第i个要素组第j个顶点的坐标，表示嵌入水印后要素组中第j个的顶点，表示该要素组第j个嵌入水印后的顶点的坐标，w_i(j)表示根据要素组R′_i生成的水印序列的第j位的值，S_r为位置序列S中第r位的值，m′_i表示要素组R′_i的顶点总数；

(二)针对线面图层的水印的提取与检测过程：

步骤21：根据所述过程(一)中步骤11的方法，将含水印地图数据H分组，使得每组所含要素的总顶点个数大于m，得到H＝{H_i|i＝0，1，2，...}，i表示分组数；

步骤22：根据公式(1)Logistic方程，输入密钥[k，Q₁]，生成位置序列S，其具体方法同所述过程(一)中的步骤12；

步骤23：根据位置序列S从要素组H_i中提取水印信息EW，此过程是嵌入过程的逆过程，然后将相应的坐标的最低位置零，得到映射地图数据H′＝{H′_i|i＝0，1，2，...}，具体方法为：

根据位置序列S，循环每个要素组H_i中的顶点H_i，j(x_i，j，y_i，j)，若S_r等于0：判断x_i，j是否为偶数，若是则EW_i(j)＝0，否则EW_i(j)＝1，同时根据公式(3)将x_i，j的最低有效位置零；若S_r等于1：判断y_i，j是否为偶数，若是则EW_i(j)＝0，否则EW_i(j)＝1，同时根据式(3)将y_i，j的最低有效位置零；从而得到映射地图数据H′＝{H′_i，j|i＝0，1，2，...；j＝0，1，2，...n_i-1)。其中H_i，j表示要素组H_i中第j个顶点，(x_i，j，y_i，j)表示要素组H_i中第j个顶点的坐标，EW_i(j)表示提取的要素组H_i的第j位的水印值，s_r为位置序列S的第r位的值，n_i表示要素组H_i的总顶点数，H′_i，j表示置零后要素组H′_i中第j个顶点；

步骤24：根据所述过程（一）中步骤14的方法，生成映射地图H′各要素组H′_i的校验水印信息W′={W′_i(j)|i＝0,1,2,...;j=0,1,2,...,n′_i-1}，n′_i表示要素组H′_i的总顶点数；

步骤25：依次比较要素组H_i的提取水印信息EW_i和要素组H′_i的校验水印信息W′_i，如果EW_i=W′_i，则判定要素组H_i未被篡改；否则判定要素组H_i已经被篡改；

步骤26：若要素组H_i判定被篡改，则在地图上标记该要素组中的要素，由此得到检测结果Z_i；

步骤27：循环步骤25至步骤26，直至所有提取水印信息EW_i和校验水印信息W′_i比较完，最后得到检测结果Z={Z_i|i=0,1,2,...}。