[发明专利]一种矢量地理数据精确认证脆弱水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息完整性认证的技术领域，特别涉及一种矢量地理数据精确认证脆弱水印方法。

背景技术

矢量地理数据是国家基础地理数据的重要组成部分，随着矢量地理数据应用的日益广泛，尤其在当前网络化、信息化时代，矢量地理数据的安全也面临严峻挑战。数字加密技术已经不能完全满足矢量地理数据安全保护的要求，数字水印技术在矢量地理数据安全保护方面正发挥越来越重要的作用。

数字水印包括鲁棒水印和脆弱水印，鲁棒水印主要用于数据的版权保护，脆弱数字水印主要用于数据的真伪辨别和完整性鉴定，又称为认证（杨义先，钮心忻．数字水印理论与技术[M]．北京：高等教育出版社，2006，20）。当前情况下，矢量地理数据鲁棒水印的研究比较多，也取得了一些成果。马桃林等（马桃林，顾翀，张良培．基于二维矢量数字地图的水印算法研究[J]．武汉大学学报·信息科学版，2006，9：792-794）在MQUAD算法的基础上，通过增加水印点来嵌入水印，通过设置水印点的可见性来隐藏水印，能够抵抗一定程度的噪声和删点。张琴等（张琴，向辉，孟祥旭．基于复数小波域的图形水印方法[J]．中国图象图形学报，2005，4：494-498）利用了DualTree复数小波变换的几何不变性来实现抗几何变换的水印算法。

随着矢量地理数据应用的深入，尤其是网络化应用的普及，矢量地理数据认证方面的要求也日趋增多。如何保障矢量地理数据传输过程的安全？如何在矢量地理数据遭到破坏后能够及时发现并有效检测破坏信息？这些都是数据认证需要研究的问题。精确认证是数据认证的一个重要方面，能够在数据发生任何改变的情况下检测出数据的篡改，对矢量地理数据内容的保护具有十分重要的作用。

脆弱水印可以在含水印的数字产品经过任何一种失真后都无法检测到，即水印随着数字产品的失真而被破坏，从而通过水印的破坏检测出数字产品的更改。利用脆弱水印的这种特性，可以很好地实现数字产品的精确认证。

脆弱水印常用来对图像内容进行认证，因此对于图像的脆弱水印算法研究较多，对于矢量数据，特别是矢量地理数据的脆弱水印研究还很少。郑良斌等（郑良斌, 贾玉禄, 王群. 用于矢量地图完整性验证的脆弱数字水印算法[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(26): 99-101；Liangbin Zheng, Fucheng You. A Fragile Digital Watermark Used to Verify the Integrity of Vector Map[C]. E-Business and Information System Security, 2009. EBISS '09. 2009: 1–4）对矢量地图数据脆弱水印进行了研究，首先对矢量数据进行分块，或者等同于分块的操作，然后对数据块进行水印嵌入，这也就决定了对数据认证时，只能定位到数据块，不能定位到具体坐标点上。矢量地理数据与图像数据不同，图像数据很多情况下都是一些像素点组成数据块才能表达一个信息，所以针对数据块的认证在图像认证中比较实用，但是矢量地理数据是由数据点组成的，每一个数据点都具有独立的地理信息，因此需要研究针对数据点的脆弱水印算法。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前矢量地理数据精确认证中只能实现针对数据块的认证的问题，提出一种矢量地理数据精确认证脆弱水印方法，使得水印不仅能够抵抗数据修改、随机增点、随机删点、数据裁剪、数据平移等篡改的检测，并能够将篡改定位到矢量地理数据的数据点上。

为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：

一种矢量地理数据精确认证脆弱水印方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）水印信息生成

步骤一：数据的读取和处理，读取待嵌入水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对矢量地理数据中任一点                                               ，，为矢量地理数据中数据点的个数。提取数据精度位（精度所在的数据位）之前的横坐标、纵坐标（都不包括精度位）组成坐标对，记为；

步骤三：设置量化步长为，设为精度位上的最大改变量，则取，水印信息范围为；

步骤四：对使用同余连接器转化为整数，然后对使用随机数生成器生成随机数，对进行同余操作生成脆弱水印信息；

步骤五：对于首端点，使用和共同生成水印信息。

（2）水印信息嵌入

步骤一：根据量化步长，将精度位拥有的数值区间根据划分为个区间，，表示下取整，即取不大于的整数中最大的一个。