[发明专利]定位篡改图元组的矢量地图完整性认证方法

摘要

本发明提供一种定位篡改图元组的矢量地图完整性认证方法。包括如下步骤：图元顶点分类；基于模拟退火方法的图元组自适应划分；生成认证水印；嵌入认证水印；标记图元；水印认证及原始数据无损恢复。本发明将利用模拟退火方法，将矢量地图图元自适应地划分为不同的组，考虑矢量地图的精度误差容限的前提下，采用可逆信息隐藏方法实现认证水印和图元组别信息的嵌入，确保准确定位篡改图元的同时，具有较好不可见性，而且无需额外存储空间；另一方面该算法在水印认证阶段，不仅能够准确定位篡改图元组，还能够在认证完整性后，无损恢复矢量地图原始数据，保证矢量地图数据的可靠应用。

主权项

一种定位篡改图元组的矢量地图完整性认证方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)图元顶点分类；将矢量地图图元的顶点划分为两类：标记顶点和非标记顶点，标记顶点用于嵌入其所在图元所属图元组的组别信息(即标记)，非标记顶点可嵌入认证水印，将每个线图元的第一个顶点和最后一个顶点视为其标记顶点，其他顶点视为非标记顶点；(2)基于模拟退火方法的图元组自适应划分；依据每个图元的非标记顶点数目，将矢量地图的图元划分为若干组，将得到的最优图元组划分方法记为Sbest，假设Sbest划分的图元组数目为g(Sbest)，Sbest的第i(j＝1,2,…,g(Sbest))个图元组为中图元的数目为中第个图元为(3)生成认证水印；生成步骤(2)中每个图元组的认证水印；将图元组的认证水印记为Hj＝{hj,i∈{0,1},i＝0,1,...,L‑1}，其中，L表示Hj中比特的数目，hj,i(i＝0,1,…,L–1)表示Hj的第i个比特，将Hj转换为待嵌入水印序列Wj＝{wj,i|wj,i＝0,1,…,2c–1,i＝0,1,…,Nr–1}，wj,i＝hj,i×c×2c‑1+hj,i×c+1×2c‑2+…+hj,(i+1)×c‑1×20；(4)嵌入认证水印；利用基于量化的可逆信息隐藏方法，将步骤(3)中生成的待嵌入水印序列Wj(j＝1,2,…,g(Sbest))嵌入到图元组的前个非标记顶点中；在图元组中嵌入其对应的认证水印Hj后，得到含水印图元组将的含水印线图元记为(5)标记图元；利用步骤(4)的信息嵌入方法，在含水印图元组的每个线图元的标记顶点的坐标中嵌入组别信息(即该组的索引值j)，在每个图元中嵌入标记后，得到含标记矢量地图；(6)水印认证及原始数据恢复；依据图元标记及可逆信息隐藏方法，恢复矢量地图数据并定位篡改，具体步骤如下：(6.1)识别原始图元组；从每个线图元的标记顶点中提取嵌入的标记，并将标记顶点恢复至嵌入标记前的状态，利用标记识别每个图元组的图元，得到含水印图元组(6.2)水印提取及原始数据恢复；从每个含水印图元组中提取认证水印并恢复矢量地图原始数据，将恢复数据后的含水印图元组记为从中提取出的水印序列记为Wj'＝{wj,i'|wj,i'＝0,1,…,2c–1,i＝0,1,…,Nr–1}，利用以下公式，将Wj'转化为二进制序列Hj'＝{hj,i'|hj,i'∈{0,1},i＝0,1,…,L–1}，(6.3)生成认证水印；利用步骤(3)的方法，生成每个恢复数据后的图元组的认证水印，假设为图元组生成的认证水印为Hj”＝{hj,i”|hj,i”∈{0,1},i＝0,1,…,L–1}；(6.4)水印认证；依据图元组中提取出的水印Hj'和生成的水印Hj”，判定该图元组是否发生篡改，若Hj'＝Hj”，则该组未发生篡改；否则，该组发生了篡改，验证完每个图元组的完整性后，显示所有被篡改的图元。