[发明专利]基于I码和CFF码的矢量地图数字指纹版权保护方法

说明书

针对矢量地图数据分发后盗版追踪困难的问题，提出了一种基于I码和CFF码的矢量地图数据数字指纹方法。首先利用I码和CFF码进行分块编码建立指纹库，其中地区码采用I编码，用户码采用CFF编码；然后将指纹通过量化方式嵌入到矢量地图数据DFT相位系数中，最终得到用于分发的含指纹矢量地图数据。提出的指纹编码方案不仅能有效抵抗常见的合谋攻击，能正确追踪到至少一个叛逆者，而且在用户容量较大的情况下，码长较短；实现了指纹信息的盲检测，并对多种指纹攻击具有较强的鲁棒性。该方案可对矢量地图数据提供有效的版权保护，适用于矢量地图数据的分发。

技术领域

本发明属于地图学与地理信息科学技术领域，是一种基于I码和CFF码的矢量地图数据数字指纹方法。

背景技术

矢量地图数据作为国家重要的战略资源及支撑测绘地理信息行业发展的核心内容，其安全至关重要。当前的矢量地图数据主要以数字化形式保存，这为数据拷贝和传播提供便利的同时，也使数据的非法盗版变得极其容易。目前，迫切需要可靠的技术保障矢量地图数据的安全。

对于分发之后的矢量地图数据，一般涉及到数据的版权归属判定和叛逆者追踪两个问题。数字水印技术作为信息安全领域中近年来发展起来的前沿技术，通过向数据中嵌入与数据拥有者有关的版权标识信息，来实现版权保护，其在一定程度上解决了数据版权归属判定的问题，但对叛逆者追踪问题却无能为力。数字指纹技术作为未来版权保护的主要研究方向，其在分发的每份数据中嵌入唯一的与购买者有关的信息(指纹)，通过提取到的数据指纹与指纹库中指纹信息来追踪叛逆者。数字指纹因其原理与现实中数据分发场景更为符合，已在图像、音频、视频等多媒体数据版权保护领域广泛应用，但在矢量地图数据版权保护领域鲜有研究。

发明内容

针对上述情况，本发明提出了一种“基于I码和CFF码的矢量地图数据数字指纹方法”，该方法首先利用I码和CFF码进行分块编码建立指纹库，其中地区码采用I编码，用户码采用CFF编码；然后将指纹通过量化方式嵌入到矢量地图数据DFT相位系数中，最终得到用于分发的含指纹矢量地图数据。能有效抵抗常见的合谋攻击，能正确追踪到至少一个叛逆者，而且在用户容量较大的情况下，码长较短；实现了指纹信息的盲检测，并对多种指纹攻击具有较强的鲁棒性。

I码Γ(n,d)是由标准正交矩阵求补得到，其参数n表示用户容量，d表示海明距离，则编码的最小汉明距离为2d。任意c个用户“与”合谋时，所得指纹中0的位置是唯一的，根据0的位置正确地追踪到叛逆者。任何两个用户进行“或”合谋时，无法正确追踪到任何一个合谋用户。为使I码能同时抵抗“与”合谋及“或”合谋攻击，则需对I码下三角全为1的元素取反。

CFF编码是具有n个元素N个区组的一个系统(X,F)，表示为r-CFF(r-CFF(n,N))。任意属于F中的r个区组及任何其他一个属于F的区组B之间只需满足已出现在某一CFF区组中的元素对，不可再出现在其余区组中这一唯一条件。将r-CFF的关联矩阵M按位取反就得到抗r个用户合谋的CFF编码。

本发明方法包括：指纹编码构造、指纹嵌入与提取跟踪。

指纹编码构造是将I码和CFF码进行分块编码，步骤如下：首先，选定集合V和抗合谋攻击人数r，构造元素均为1的布尔矩阵B；然后，构造N×n的CFF码字矩阵和N×N的I码码字矩阵；最后，将I码和CFF码用10和01扩展1和0，以更好地抵抗平均攻击。

指纹嵌入是指把指纹信息嵌入到原始矢量地图数据中得到含指纹的矢量地图数据。步骤如下：首先，读取矢量空间数据，提取图形对象的所有坐标点，构造出复数序列；其次，对该序列进行DFT变换，计算得到相位系数|和幅度系数；接着，应用Logistic混沌算法对待嵌入的指纹进行置乱，以增加指纹安全性；然后，应用QIM方法将指纹信息嵌入到相位系数中；最后，对嵌入水印后的坐标点对的相位系数进行DFT逆变换，得到含指纹矢量地图数据。