[发明专利]基于指纹特征的抗解释攻击数字水印嵌入方法

说明书

技术领域

本发明属于地理信息系统中矢量地图数据版权保护领域，具体涉及一种针对基于指纹特征的抗解释攻击数字水印嵌入方法。

背景技术

随着计算机技术和互联网的发展与普及，以及多媒体数据存储和传输技术的进步，数字产品的传输和共享变得非常容易，也得数字产品的非法复制变得非常容易，随之带来了一系列有关版权的问题。为了保护版权所有者的利益，迫切需要找到一种有效的方法来保护数字产品的知识产权。

解释攻击被公认为是数字水印技术应用的瓶颈，它不同于软件攻击或实体攻击，解释攻击并不针对水印嵌入过程或水印信息，而是利用水印在矢量地图中的孤立存在特性，向矢量地图嵌入伪水印使得用户无法判断水印的真伪和嵌入顺序，达到版权申明错乱的目的。

由此可见，研究具有抗解释攻击的矢量地图数据水印技术在矢量地图数据上的应用具有更加潜在的用途。由于地理空间数据是描述关于人类赖以生存的地球的重要信息，是国家基础性、公益性设施，是国家基础设施建设和地球科学研究的支撑性成果，是国家经济、国防建设中不可缺少的资源，对社会持续发展起着重要作用。

发明内容

为了克服现有的矢量地图数据的容易被非法拷贝、被逆向破解和原始数据无损恢复的不足，本发明提供一种能以有效解决矢量地图数据被非法拷贝、被逆向破解和原始数据无损恢复问题的基于虚拟圆的矢量地图水印嵌入方法及提取方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于指纹特征的抗解释攻击数字水印嵌入方法，包括以下步骤：

（1）、设计一个基于虚拟圆的图形指纹；

（1.1）、确定虚拟圆的基准半径，标识特征为虚拟圆的半径γ，0≤γ；

（1.2）、定义一组水印信息嵌入虚拟圆组半径γ_n，0≤γ_n；

（1.3）、定义虚拟圆的圆心坐标(X,Y)；

（1.4）、针对圆心坐标(X,Y)、虚拟圆组半径γ_n这一系列变量，设计具有标识意义的特定虚拟圆组，此虚拟圆组中包含有水印信息；

（1.5）、所述水印虚拟圆组允许覆盖矢量数字地图全图；

（2）、虚拟圆图形指纹的嵌入策略

（2.1）、当虚拟圆与矢量地图坐标序列中的线段相切，那么切点就作为特征点加入矢量地图坐标序列中；

（2.2）、当虚拟圆图形指纹中的某个虚拟圆与矢量地图坐标序列的线段相交，且有两个交点时，我们只选取第一个交点，并按正常相交进行特征点的移位处理；

（2.3）、当虚拟圆图形指纹中的某个虚拟圆与矢量地图坐标序列正常相交，且交点与线段的端点重合时，那么就不需要做任何的处理，直接使用端点；

（2.4）、当虚拟圆图形指纹中的某个虚拟圆与矢量地图坐标序列正常相交，但交点与端点之间距离小于一个限定的误差值d时，那么就删除原来最近的端点，以新的交点代替端点；

（2.5）、当虚拟圆图形指纹中的某个虚拟圆与矢量地图坐标序列中的线段(X₁，Y₁)-(X₂，Y₂)正常相交，且只有一个交点时，作为特征点插入，还需要消除三点共线因素，采用交点沿着圆弧左右移动一个限定的误差值d；那么这两个点中，如何选择那一个点插入坐标串。

（3）、虚拟圆图形指纹的嵌入过程，对矢量地图数据中具有2个顶点以上的坐标序列与一组虚拟同心圆中的每一个虚拟圆检测是否有交点，如果存在交点，把相关交点插入到坐标序列中，具体如下：

（3.1）、确定虚拟圆图形指纹的同心圆圆心坐标(X,Y)；

（3.2）、确定虚拟圆图形指纹的同心圆的基准半径γ；

（3.3）、对坐标序列数据中的相邻两点，判断虚拟圆组中的虚拟圆(X-X₀)²+(Y-Y₀)²=r²线段(X₁，Y₁)-(X₂，Y₂)之间是否有交点；

（3.4）、则设交点为(X,Y)，那么其一定是(X₁，Y₁)-(X₂，Y₂)线段上的一点，其(X,Y)坐标可以由(X₁，Y₁)-(X₂，Y₂)两点决定：