[发明专利]一种基于相对位置的矢量地理数据数字水印方法

说明书

本发明公开了一种基于相对位置的矢量地理数据数字水印方法，包括以下步骤:对原始二值水印图像进行预处理，生成二值水印位串；对矢量空间数据集中的每个数据节点，计算其相对位置，将相对位置作为水印的嵌入域；定义节点标识，根据节点标识，从水印位串中选择一个水印位，作为嵌入该节点相对位置的水印位；基于量化索引水印算法将选择的水印位嵌入对应节点的相对位置中；基于节点相对位置提取水印信息；重构水印图像。本发明基于数据节点的相对位置，利用量化索引调制方法，将水印信息嵌入节点相对位置中，利用节点相对位置所具有的几何变换不变性，保障了水印算法对数据几何变换攻击的鲁棒性，实现了算法的实用性。

技术领域

本发明涉及一种水印方法，特别涉及一种基于相对位置的矢量地理数据数字水印方法。

背景技术

矢量地理空间数据作为地理空间信息的载体数据，是国民经济建设中不可或缺的战略资源，已广泛应用于各行各业，具有很高的价值。在这样的背景下，解决空间数据的版权保护问题，保障地理空间数据的安全分发，已经迫在眉睫。作为版权保护的首选解决方案，地理空间数据数字水印技术已引起国内外不少学者的兴趣。

从2000年开始，学术界对矢量数据数字水印的研究文献逐渐多了起来。

Carlos最早对矢量空间数据数字水印研究就技术、法律及版权保护相关问题进行了论述。根据水印嵌入域的不同性质，矢量空间数据数字水印算法可分为两类：空间域算法和变换域算法。变换域算法主要将水印信息调制于变换域系数中。比如：有学者对矢量空间数据进行离散傅里叶变换，然后将水印信息调制于傅里叶变换的幅度系数或相位系数中；也有学者采用离散小波变换，将水印信息嵌入离散小波变换的细节分量中；还有学者对数据进行离散余弦变换，将水印信息嵌入离散余弦变换的低频系数或中频系数中。空间域算法将水印信息直接嵌入在节点坐标或构建的图形变量中。比如：许多算法将水印信息嵌入节点的x坐标或y坐标中；也有不少算法将水印信息嵌入地物要素的特征点中；还有不少水印算法先构建角度、平均特征距离、特征点距离比值等图形变量，然后将水印信息嵌入到这些图形变量中。

变换域算法对几何变换攻击具有很好的鲁棒性，但对节点攻击很脆弱。节点攻击对矢量地理空间数据来说，很常见，也很容易实现。空间域算法对节点攻击具有较好的鲁棒性，但大多数空间域水印算法对矢量空间数据的几何变换攻击很脆弱，影响了算法的实用性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种算法简单、鲁棒性高的基于相对位置的矢量地理数据数字水印方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于相对位置的矢量地理数据数字水印方法，包括以下步骤:

1)对原始二值水印图像进行预处理，生成二值水印位串；

2)对矢量空间数据集中的每个数据节点，计算其相对位置，将相对位置作为水印的嵌入域；

3)定义节点标识，根据节点标识，从水印位串中选择一个水印位，作为嵌入该节点相对位置的水印位；

4)基于量化索引水印算法将选择的水印位嵌入对应节点的相对位置中；

5)基于节点相对位置提取水印信息；

6)重构水印图像。

上述基于相对位置的矢量地理空间数据数字水印方法，所述步骤1)的具体步骤为：

1-1)对图像大小为waterwidth×waterheight的二值水印图像进行置乱操作，得到置乱水印图像，waterwidth表示图像的宽度，waterheight表示图像的高度；

1-2)对置乱水印图像按行提取像素值，得到一维水印位串：

W＝{w_i|w_i∈(0,1)},(i＝1,2,…,waterwidth×waterheighr)。