[发明专利]一种顾及地形特征的DEM脆弱水印完整性认证方法

摘要

本发明公开了一种顾及地形特征的DEM脆弱水印完整性认证方法，包括脆弱水印信息生成、脆弱水印信息嵌入、脆弱水印信息检测等过程。本发明的方法基于脆弱水印理论，充分顾及DEM的地形特征，实现DEM数据的完整性认证。本发明在准确认证DEM数据完整性的同时，有效降低了水印嵌入对DEM载体数据的影响。

主权项

一种顾及地形特征的DEM脆弱水印完整性认证方法，其特征在于包括以下三个过程：(1)脆弱水印信息生成；(2)脆弱水印信息嵌入；(3)脆弱水印信息检测；所述过程(1)包括以下步骤：步骤一：根据待嵌入水印DEM载体数据S的精度，选取数据不受水印影响部分的数值，使用D8算法提取数据的地形特征点，得到数据的特征区域S1，数据的剩余部分构成数据的非特征区域S2，两者符合如下关系式：步骤二：根据数据非特征区域S2的栅格数n2计算待嵌入水印序列段数N：步骤三：根据数据特征区域S1的栅格数n1和水印序列段数N，计算用于生成每段水印序列的原始输入数目M：步骤四：以M为单位，对数据特征区域S1的高程值Z1＝{Zi1；i＝1,2,...,n1}进行分段MD5 Hash运算，得到DEM数据的哈希序列，亦即待嵌入的脆弱水印序列W，共N段：Wi＝MD5(Z((i‑1)M+1)1,Z((i‑1)M+2)1,...,Z((i‑1)M+M)1)；i＝1,2,...,N，其中，每段水印序列的长度恒为128位，可表示为：W＝{wi,1≤i≤128；wi∈{0,1}}；所述过程(2)包括以下步骤：步骤一：对于数据高程值Z2＝{Zi2；i＝1,2,...,n2}，其中Z2i根据数据组成可表示为：Zi2＝Zi2·a+Zi2·b×10‑2+Zi2·c，其中，Zi2·a表示数据的整数部分，Zi2·b表示数据的小数点后两位数值，Zi2·c表示数据的其余部分；步骤二：依次将数据非特征区域S2的高程数据Zi2·b部分转换成二进制序列，得到待嵌入水印的数据序列Zi2·b：Zi2·b＝{zi2·b,i＝1,2,...,n2；zi2·b∈{0,1}}；步骤三：假设z1表示二进制序列Zi2·b的最后一位值，z2表示二进制序列Zi2·b的倒数第二位值，其中，z1,z2∈{0,1}；根据步骤二生成得到的水印信息序列，依次替换待嵌入水印数据序列Zi2·b的低两位平面，得到嵌入水印后的数据序列Z′i2·b，具体的嵌入规则为：z1′=0,wi=01,wi=1,]]>z2′=0,wi+1=01,wi+1=1;]]>步骤四：将数据序列Z′i2·b恢复为十进制，并与数值的其他部分合并，得到嵌入水印后的非特征区域高程值Z′i2＝Zi2·a+Z′i2·b×10‑2+Zi2·c，进一步得到嵌入水印后的DEM非特征区域S′2：S′2＝{Xi2,Yi2,Z′i2}；i＝1,2,...,n2；步骤五：将原始特征区域数据S1与已嵌入水印的非特征区域数据S′2合并，得到已嵌入脆弱水印的DEM数据S′，完成水印嵌入操作：其中，表示合并运算；所述过程(3)包括以下步骤：步骤一：与水印信息生成时相同，使用D8算法提取待检测水印DEM数据S'的地形特征点，得到数据的特征区域S′1，数据的剩余部分为数据的非特征区域S′2：步骤二：使用与水印信息生成时相同的方法对待检测水印DEM的特征区域S′1进行MD5 Hash运算，组成用于验证的脆弱水印序列W1；步骤三：按照水印嵌入时的方法对DEM非特征区域S′2进行二进制转换，并提取出数据的低两位平面信息，组成待验证的水印序列W2；步骤四：比较W1与W2，得出认证结果：①当W1＝W2时，表示DEM数据未被修改，内容完整，认证通过；②当W1≠W2时，表示DEM数据被修改，内容不完整，认证不通过。