[发明专利]基于存储序列调制的矢量地图无损水印方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于存储序列调制的矢量地图无损水印方法及系统，包括：S1、将版权信息中的内容转换为十进制数，以得到版权信息初始序列，并按照数据大小重新排序；S2、读取矢量地图中的要素存储序列，得到要素的序列号集合，并分别读取各个要素中的顶点存储序列，以得到顶点存储序列的集合；S3、将版权信息初始序列与要素的顶点存储序列进行一对多映射，并在版权信息初始序列按大小重新排序时，将坐标点存储序列按映射关系进行重新调制，直至剩余数据不足一个水印单元为止，并将调制后的坐标点存储序列写入文件以实现水印嵌入；S4、将每个十进制数隐匿于要素存储序列中以实现水印编码。本发明不对数据精度造成任何影响，实现真正的无损水印。

技术领域

本发明涉及矢量地图无损水印技术领域，特别涉及一种基于存储序列调制的矢量地图无损水印方法及系统。

背景技术

矢量地图是非常重要的国家战略信息资源，具有生产成本高、定位精度高、冗余度低等特点。伴随智慧城市、大数据挖掘、智能导航等新型发展理念的兴起，矢量地图的作用越来越大，其生产质量与自身价值也不断提升，针对矢量地图的非法传播、倒卖、篡改等行为也越发严重。数字水印作为信息安全领域的前沿技术逐步引用到矢量地图中，并取得了显著的版权保护成效。

在传统水印算法中，根据水印的嵌入位置不同，矢量地图数字水印分为空间域水印和频率域水印两种，空间域水印通过直接修改坐标值或与地图空间数据相关的统计值实现水印嵌入，频率域水印则先将坐标值进行频率变换，通过修改频率域系数的方式实现水印的嵌入。这两种水印算法下的有意义水印首先需要将含有版权信息的图像或文字转换为二进制信息流作为版权信息，依赖水印嵌入算法将其直接或间接嵌入到矢量地图的坐标序列中。在这种水印机制下，主要存在以下问题：水印信息的嵌入势必会对矢量地图的精度造成影响，即便在数据误差的允许范围之内，但仍存在部分应用场景难以接受这些细小的偏差，如军事定位、国土测绘、精密测量等，在这种情况下，空间域和频率域等嵌入式的数字水印技术很难在矢量地图中适用。因此，迫切需要用无损水印代替传统的嵌入式水印，因为无损水印可以在不对矢量地图造成任何扰动的情况下实现版权保护。

目前矢量地图无损水印方法主要包括三种。第一种是可逆水印算法，可逆水印通过在原始数据中嵌入水印信息来保护版权，在提取水印验证版权时，随着水印的提取可以恢复为原始数据，从而实现数据零干扰。然而，可逆水印技术有一个明显的缺陷，即水印只能使用一次，因为提取后必须去除可逆水印信息。因此，该方法不能满足用户对永久水印的要求。此外，为了同时满足算法可逆性和水印的嵌入空间，大多数可逆水印仍需要通过扰动数据精度来获取水印隐藏空间。从这个角度来看，它并不是真正的无损。第二种无损水印技术是零水印，它根据矢量地图的特征信息生成水印，而不对宿主数据进行任何修改。生成的水印将存储在IPR(知识产权)存储库中，依托第三方权威机构进行水印检测。该方法的关键是提取原始矢量地图的稳定特征信息，基于该特征信息的零水印能够抵御多种攻击。特征信息可以是基于矢量地图的空间统计特征或几何特征，并将特征信息与水印信息进一步结合产生零水印。与可逆水印相比，零水印实现了完全无损。但是，它是构造水印而不嵌入水印，因此在提取和声明版权时存在误判风险。例如，每个人都可以基于原始数据构建零水印并注册到他们信任的知识产权机构。此外，零水印机制需要将水印信息存储在第三方版权代理机构，在实际应用中存在诸多限制。第三种是基于存储序列的无损水印方法，该方法利用矢量地图排列有序、存储无序的特点，通过重新设计要素的存储规则将水印信息暗藏其中，也是本发明的理论基础。目前，基于存储序列的无损水印研究非常少，通过检索，主要有两篇文献非常相关。文献[1]将线要素的存储方向进行量化，以水印信息和存储方向的一致性作为线要素是否要逆向存储的判定规则，每个线要素都蕴含了一个水印信息位，从而在存储规则中隐藏了水印信息；文献[2]采用算术编码的方法对水印字符内容进行编码，结合数学方法确定要素的排列顺序，并通过对分组后的数据对象进行顺序调制后，将水印信息隐藏在矢量对象的存储序列中。上述研究避免了可逆水印与零水印的缺陷，且没有对数据的坐标信息产生任何扰动，实现完全无损。