[发明专利]基于矢量地理数据结构的矢量水印攻击方法

说明书

技术领域

本发明属于地理信息系统中矢量地图数据版权保护领域，具体涉及一种针对基于矢量地理数据结构的矢量水印攻击方法。

背景技术

与密码学类似，数字水印也是一个对抗性的研究领域。正是因为有水印攻击的存在，才有水印研究的不断深入。另外，为了实现数字水印的标准化，必须对各种数字水印算法进行安全性测试。水印测试者既需要熟悉水印算法又要熟悉水印攻击算法，而且还要从水印算法的理论入手进行水印信息量和鲁棒性的定量分析。

矢量地图数据水印算法不同于传统的基于图像水印算法，这主要是由于地图数据不具有图像数据应用的普遍性等原因，同时还在于矢量地图数据在数据结构、存储形式、表现方式、应用环境、使用要求以及可能的攻击行为等方面与图像等多媒体数据都不一样，一般的水印算法还很难直接应用在矢量地图数据上。

值得注意的是，主动攻击并不等于肆意破坏。以版权保护水印为例，如果将嵌入了水印的数字产品弄得面目全非，对攻击者也没有好处，因为遭受破坏的数字产品是无法销售的。真正的主动水印攻击应该是在不过多影响数据质量的前提下，除去数字水印。

为了最终确定水印的技术标准，信息安全测评机构必须对大量公开的水印算法进行测试。这种测试不仅要通过实验，而且还要进行理论分析，以免由于样本选择错误造成以偏概全。

面对大量而且烦琐的测试实验，数字水印自动测试系统的研究显得十分必要。剑桥大学开发的Stir Mark软件就是一个典型的数字水印测试系统，它集成了几十种水印攻击算法，可以比较全面地测试水印算法的鲁棒性。

发明内容

本发明要克服现有水印攻击方法 大量而且烦琐的测试实验的缺点，提供一种在不改变地图精度和显示效果的基础上，通过对坐标数据序列进行分割与反转操作，达到攻击现有的空域与频域水印的检测定位能力，使得水印检测算法无法有效地检测水印的存在，从而达到去除水印的目的；同时也是矢量地图水印算法鲁棒性检验的有效手段评价的重要工具。更是矢量地图数据水印算法研究不可或缺的测试技术之一。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种基于矢量地理数据结构的矢量水印攻击方法，包括以下步骤：

（1）、基于矢量地理数据坐标序列的分割攻击

对矢量地图数据中的线串、线环和多边形等数据表示形式，在不影响地图数据精度与显示效果的基础上，对坐标序列采用分割的手段进行重新构建处理，扰乱现有空域与频域水印算法的水印检测定位的特性，从而实现攻击嵌入水印的目的。具体方法步骤如下：

（1.1）、读取矢量地图坐标序列数据。

（1.2）、检索矢量地图数据中的线串、线环和多边形数据。

（1.3）、获取线串、线环和多边形的坐标序列长度。然后根据长度数据，生成一个大于N，且小于M的随机数K；其中N、M为用户设定的一个阀值。

（1.4）、随机数K的处理目的，为防止出现规律性，从而为水印检测算法进行数据重构创造条件。

（1.5）、一组具有n个顶点的坐标序列，即｛｛X₁,Y₁｝，｛X₂,Y₂｝，……｛X_n,Y_n｝，对n个顶点的坐标序列根据随机数K进行分割，每次取坐标序列的前K个数据，构成一组新的具有K个数据的坐标序列｛｛X₁,Y₁｝，｛X₂,Y₂｝，……｛X_n,Y_n｝。

（2）、基于矢量地理数据坐标序列的倒置攻击

对矢量地图数据中的线串、线环和多边形等数据表示形式，在不影响地图数据精度与显示效果的基础上，对坐标序列采用倒置的手段进行重新构建处理，扰乱现有空域与频域水印算法的水印检测定位的特性，从而实现攻击嵌入水印的目的。具体方法步骤如下：

（2.1）、读取矢量地图坐标序列数据。

（2.2）、检索矢量地图数据中的线串、线环和多边形数据。

（2.3）、根据坐标数据的长度，生成一个随机数K，当K为偶数时，则对坐标序列进行倒置处理；当K为奇数时，则不对坐标序列进行倒置处理。

（2.4）、随机倒置的目的是为防止出现规律性，从而为水印检测算法进行数据重构创造条件。