[发明专利]基于莫兰指数的GIS矢量数据版权认证方法

说明书

本发明公开了一种基于莫兰指数的GIS矢量数据版权认证方法，包括版权标记生成过程、版权标记提取和认证过程。本发明方法主要基于GIS矢量数据中地理要素空间自相关特性稳定的优势，以及零水印利用原始作品的重要特征来构造原始水印信号的特点，通过莫兰指数构建零水印，用于GIS矢量数据的版权认证，较好地解决了GIS矢量数据水印的不可感知性和鲁棒性之间的矛盾。本发明版权认证方法对几何变换、投影变换、格式变换等多种内容保持操作具有鲁棒性，而对要素属性编辑、要素空间关系编辑等内容改变操作具有敏感性，具有GIS矢量数据版据认证所需要的半易碎水印的性质，且不会数据质量造成任何影响。

技术领域

本发明属于地理信息安全领域，具体涉及一种根据GIS矢量数据中地理要素莫兰指数构建零水印，并在此基础上进行GIS矢量数据版权认证的方法。

背景技术

目前已提出实现GIS矢量数据产品版权认证的多种算法，也有一定的版权保护系统出现，但随之出现的各种版权标记攻击方法，暴露了目前算法的弱点。单一的版权标记技术虽可用于GIS矢量数据的篡改提示、生产商身份标识及叛逆者跟踪等版权认证，但存在着以下两方面不足：1)嵌入在GIS矢量数据产品中的版权标记，易被其操纵软件--GIS软件的坐标变换、投影变换、旋转、放大、缩小等操作所擦除，算法的鲁棒性难以满足版权保护的需要；2)版权标记的嵌入会对GIS矢量数据造成一定的失真。

面向GIS矢量数据的海量特点与高保真要求，基于传统版权标记算法的版权认证越来越无能为力。零水印作为一种新型的数字水印系统，由于是利用原始作品的重要特征来构造原始水印信号，而不是修改这些特征，可以很好地解决数字水印的不可感知性和鲁棒性之间的矛盾，并是一种天然的盲水印系统。为此，本发明主要基于GIS矢量数据中地理要素莫兰指数构建零水印，并基于零水印版权标识和认证原理进行GIS矢量数据的版权认证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术存在的缺陷，提出了一种基于莫兰指数的GIS矢量数据版权认证方法，本发明方法基于GIS矢量数据中地理要素空间自相关特性-- 莫兰指数构建零水印，并基于零水印版权标识和认证原理进行GIS矢量数据版权认证，具有无失真、高鲁棒性特点。

为了实现上述目的，本发明提出的基于莫兰指数的GIS矢量数据版权认证方法，包括版权标记生成过程、版权标记提取和认证过程，其特征是：

所述版权标记生成过程，其步骤如下：

步骤一：打开GIS矢量数据面图层文件PolygonLayer，面要素数量记为n。

步骤二：基于面图层文件PolygonLayer，基于空间目标邻近关系(直接4领域邻近关系 (Rooks情形)、对角线方向领域邻近关系(Bishops情形)、8领域邻近关系(Queen’s(Kings)))，确定反映空间目标位置相似性的位置邻近关系w_ij(其中,i,j∈[1,n],为要素编号)；

步骤三：根据用户选定属性字段集合，依次计算各相应属性的莫兰指数；

1)选定属性字段。

2)基于式(2)和选定属性，计算空间目标的属性相似性C_ij。其中：x_ix_j为要素i和要素j的该属性取值，其中,i,j∈[1,n],为要素编号，为所有要素的该选定属性的平均值：

3)基于式(3)，计算莫兰指数。其中：表示空间权重矩阵的元素值之和；

n为要素数量,为所有要素的该选定属性的平均值,表示样本方差；

4)循环步骤1)至步骤3)，直至针对每一属性字段的莫兰指数计算完毕。