[发明专利]一种基于拓扑信息熵的GIS矢量数据版权认证方法

说明书

技术领域

本发明属于地理信息安全领域，具体涉及一种根据GIS矢量数据中地理要素空间拓扑信息熵值特征构建零水印，并在此基础上进行GIS矢量数据版权认证的方法。

背景技术

面向GIS矢量数据的海量特点与高保真要求，基于传统版权标记算法的版权认证越来越无能为力。零水印作为一种新型的数字水印系统，由于是利用原始作品的重要特征来构造原始水印信号，而不是修改这些特征，可以较好地解决数字水印的不可感知性和鲁棒性之间的矛盾，并是一种天然的盲水印系统；此外，在进行数据旋转、平移、放缩、投影变换等处理时，GIS矢量数据中地理要素的空间拓扑特征，具有较好的稳定性和拓扑不变性。从而，基于地理要素空间拓扑特征构建的零水印，具有较高的鲁棒性。为此，本发明主要基于GIS矢量数据中地理要素空间拓扑信息熵值特征构建零水印，并基于零水印版权标识和认证原理进行GIS矢量数据的版权认证。

发明内容

本发明的目的在于：基于GIS矢量数据中地理要素的空间拓扑信息熵值特征构建零水印，并基于零水印版权标识和认证原理，提出一种具无失真、高鲁棒性特点的GIS矢量数据版权认证方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种基于拓扑信息熵的GIS矢量数据版权认证方法，包括如下步骤：

(一)版权标记生成过程

步骤一：打开一GIS矢量数据点图层文件，并增加属性字段；

步骤二：基于点图层文件，生成相应点要素的Voronoi图层；

步骤三：设置网格行数m和列数n，在Voronoi图层的基础上生成所述点图层文件的空间分区网格图层；

步骤四：针对Voronoi图层中的每个多边形，计算其一阶邻域多边形个数c，并将该个数c值赋给点图层文件中相应点要素的邻接多边形数量属性；

步骤五：针对网格图层中的每个网格要素，计算其所覆盖点图层文件中相应的点要素的个数；

步骤六：根据下式(1)计算网格图层中的每个网格要素的拓扑信息熵H，当网格要素中无点要素时，其H值记为0；式(1)中，X_i为第i个要素对应的Voronoi区域的一阶邻接度；X、X_max分别为点要素Voronoi区域一阶邻接度的平均值和最大值；

步骤七：将各网格要素的拓扑信息熵H各取小数点后k位有效数字，如果不足补0，按空间从左至右、从上至下的顺序依次排列在一起，即形成特征认证信息W；

步骤八：在特征认证信息W前面加上8位当前日期字符串后，根据用户设置密钥信息Key，基于RSA加密算法对认证信息W进行加密，生成带时间戳的版权标识加密信息We；加密信息We、网格行数m、网格列数m、位数k和密钥信息Key存档，以备版权认证使用；

(二)版权标记提取和认证过程

步骤一：当发现可疑产品时，提供加密信息We、网格行数m、网格列数m、位数k、密钥信息Key和可疑GIS矢量数据文件用于版权认证；

步骤二：根据上述(一)版权标记生成过程中的步骤二到步骤六，计算各网格要素的拓扑信息熵H，拓扑信息熵H取小数点后k位有效数字，不足补0，并存入数组ExInfo中；

步骤三：根据密钥信息Key，对存档的版权标识加密信息We进行解密，生成8位时间戳信息和特征认证信息W；

步骤四：根据有效位数k，将特征认证信息W每k位做为一个分组，依次写入到数组RegInfo中；

步骤五：依据式(2)计算相似度S，其中，ExInfo[i]、RegInfo[i]分别为数组ExInfo、数组RegInfo的元素，M为数组长度；

步骤六：t为用户指定阈值，如果相似度S≥t，则证明可疑产品为侵权作品；否则，则不是侵权作品。

本发明根据GIS矢量数据线面层中地理要素的空间拓扑结构特点，基于零水印原理，提出了一种针对GIS矢量数据的版权标记与版权认证方法。该版权认证方法能有效抵抗数据编辑、数据裁剪、几何变换、投影变换、格式变换等多种攻击，具有较高的鲁棒性，且不会数据质量造成任何影响。

附图说明

图1为本发明实施例选取的实验数据；

图2为实验数据生成的Voronoi数据；

图3为实验数据生成的GridLayer网格数据；

图4是本发明方法的版权标记生成流程图；

图5是本发明方法的版权认证流程图。

具体实施方式