[发明专利]一种基于地理语义支持的矢量数据水印防伪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矢量地理数据水印防伪方法，更具体地说，涉及一种基于地理语义支持的矢量地理数据水印防伪方法。

背景技术

地理信息系统(GIS)应用已经发展到大众化的社会应用水平，要求承载地理信息的空间数据相应广度的分发范围。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已引起国内外不少学者的兴趣，并为此做了大量的工作。

现有的研究工作大致可以分为以下几类：（1）将局部范围内的数据顶点排列成特定的分布样式来进行水印位的嵌入，其特点是要求数据节点分布较密，而对于节点数目较少且分布稀疏的数据，则水印可能无法嵌入。（2）直接修改数据顶点坐标。其特点是通过修改顶点坐标的最低有效位来嵌入水印或将水印位复合在顶点坐标比特位后面。（3）根据数据集的统计特性比较稳定的特点，因此数据集的统计变量是一个不错的水印载体，但数据集要求一定的数据量，如果数据定点过少，则水印也可能无法嵌入。（4）构造抵抗水印几何攻击（几何变换）的常函数，即利用常函数所具备的水印攻击不变特性，通过修改常函数，再由常函数反算顶点坐标来嵌入水印信息。（5）通过修改变换系数来嵌入水印信息：如傅里叶变换的幅度针对几何变换具有平移和旋转不变性、相位针对几何变换具有平移、缩放不变性，将水印信息嵌入到傅里叶变换的幅度或相位中，或者利用小波变换近似分量对噪声不敏感、细节分量具有几何变换平移不变性，幅值具有旋转不变性，将水印信息嵌入到小波变换系数中。（6）将水印信息隐藏于数据的图形参数中，可隐藏角度中，也可隐藏空间关系中，或隐藏于描述图形起伏形态的参数序列中。（7）基于空间域水印载体和变换域水印载体优劣互补的特点，可以在同一水印模型中，将两种水印载体互补结合，以提高水印模型的鲁棒性。

上述模型极大地丰富了矢量空间数据数字水印研究的理论和方法内容，但还存在一些问题：（1）对数据保真度的考虑局限于数据定点的绝对误差，虽然有综述文献提到形状变形和空间关系变形问题，但只有少数文献在水印模型中考虑了对形状变形和空间关系变形的控制（2）从水印载体反算定点坐标时，现有工作把顶点抽象为一个纯粹的几何点来处理，没有考虑该点与邻近点的关系，更没有考虑该点所在地理实体的特征（3）前四类水印模型没有考虑矢量数据自身的特点，所建立的水印载体缺乏图形含义。（4）现有矢量空间数据水印模型没有考虑数据的地理语义信息及应用背景对保真度的影响，很可能降低保真度，破坏水印的不可见性及数据可用性。

保真度描述原始数据与水印版本数据之间的相似程度，对图像等多媒体数据而言，只要人的感官系统察觉不出两个数据版本之间的差异，则说明水印版本数据具备较高的保真度。矢量空间数据的保真度含义有所不，矢量空间数据的使用者更多地是计算机，计算机与人的区别在于，人是定性地感觉数据，而计算机是定量地分析数据。只有当水印版本数据输入计算机后输出的结果与原始数据输出结果之间的差异在应用可接受范围内时，才能说明该水印版本数据保真度较高。对图像等多媒体数据来说，影响数据保真度水平的是人的感官系统敏感的数据内容变形，对矢量空间数据而言，影响保真度水平的则是应用敏感的数据特征的变形。

可见，矢量数据保真度的评价与数据所蕴含的地理语义信息及特定的应用背景息息相关，而数据的潜在应用背景又由其所承载的地理语义信息决定，所以说，脱离了地理语义背景，矢量数据水印版本保真度评价就失去了意义。缺乏地理语义的支持，水印嵌入过程中对保真度的控制将变得盲目而没有目标。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于地理语义支持的水印防伪方法，以实现提高水印的鲁棒性和保真度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于地理语义支持的水印防伪方法，包括:

基于地理语义建立矢量地理数据的保真度描述知识规则库；

根据所述保真度描述知识规则库建立水印载体模型；

基于经典水印算法嵌入水印信息；

提取水印信息；

验证水印信息。

优选地，所述基于地理语义建立矢量地理数据的保真度描述知识规则库的步骤具体为：

以地理语义为切入点，通过调研及相关资料的查阅，分析数据的不同应用需求及空间地物的几何图形特征，给出保真度量化描述指标体系；

针对不同地理特征类型及不同应用专题的矢量数据保真度侧重点不同，建立对应的保真度综合指标计算方法；