[发明专利]一种基于特征距离比值的地理数据库水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水印方法，尤其是涉及一种基于特征距离比值的地理数据库水印方法。

背景技术

自从20世纪60年代世界上第一个GIS(Geographical Information System)系统由加拿大测量学家R.F.Tomlison提出并建立以来，GIS技术和应用取得了长足的发展。目前随着汽车导航、位置服务等新兴大众消费应用的出现，GIS应用呈现加速发展趋势。

地理数据是GIS应用的基础，绝大部分GIS应用都离不开矢量地理数据库(点、线、面三种类型数据)。获取、构建和维护空间数据库是一项复杂、工作量巨大的工程。例如，高质量地理数据的采集和生产离不开专业的技术人才和设备，需耗费大量的物力和财力。因此，矢量地理数据库是数据生产者的宝贵财富。但是地理数据的拷贝非常容易，一旦地理数据被出售，非法拷贝就难以避免，这损害了数据生产者的利益，严重情况下可能危及国家信息安全。众所周知，数字水印技术可用来保护数字产品的知识产权，它通过轻微修改原始数据，将版权信息隐藏在原始数据中。鲁棒性、不可见性和盲检性是数字水印技术的三个重要属性。鲁棒性描述水印化数据在遭到特定破坏水印的攻击或操作后水印信息的生存能力。常见的地理数据操作或攻击方式包括：(1)几何攻击，包括平移、旋转和缩放；(2)顶点攻击，包括化简(顶点删除)、顶点增加、噪音附加(顶点修改)；(3)元组攻击，包括元组增加、元组修改、裁剪(元组删除)。

目前鲜有地理数据水印技术在满足盲检的同时，有效抵抗几何、顶点和元组三类攻击。不可见性是指水印算法对原始数据的修改不降低原始数据的质量，能够保证数据的可用性。现有地理数据库水印方法通常使用空间精度指标将因水印嵌入引起顶点坐标的改变限制在空间精度范围内。事实上，水印嵌入也可以导致地理对象形状的改变，目前方法大多没有考虑保持加水印地理对象的形状。

特别地，“基于可变步长量化调制的地理数据库水印方法”已能有效抵抗顶点、元组攻击。然而，由于该方法在选取地物特征点时，使用绝对距离作为化简阈值，导致其在抵抗几何攻击方面仍存在两点不足。第一，其完全无法抵抗缩放攻击，即在地图做任何轻微的缩放时，水印信息便会遭到破坏。第二，由于需照顾小地物，全局化简阈值一般较小，可能导致大地物特征点选取过多，从而导致水印载体不稳定。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述技术问题，提供了一种基于特征距离比值的地理数据库水印方法。

本发明提供的技术方案为一种基于特征距离比值的地理数据库水印方法，包括水印嵌入步骤和水印检测步骤，基于以下定义执行水印嵌入步骤和水印检测步骤，

地理数据集D＝{R，P}，其中，R表示参考坐标系；P＝{P₁，P₂，...，P_n}表示区域类型的地物的集合，n为地物个数；每个地物P_i由一系列的顶点p_i1，p_i2，...，p_im组成，i∈{1，2，...，n}，P_i＝{p_i1，p_i2，...，p_im}对应数据库中的一个元组；

所述水印嵌入步骤包括以下子步骤，

步骤1.1，获取集合P中各地物稳定的特征点集，并计算各地物的平均特征距离比值；

步骤1.2，根据步骤1.1所得平均特征距离比值，获取集合P中各地物鲁棒的标识，并计算各地物所属的分组；

步骤1.3，以每个地物的平均特征距离比值作为水印载体数据，使用可变步长量化调制法，通过修改平均特征距离比值嵌入地物所属分组的水印信息；

所述水印检测步骤包括以下子步骤，

步骤2.1，获取各地物稳定的特征点集，并计算其平均特征距离比值；

步骤2.2，计算各地物鲁棒的标识，并获取其所属的分组；

步骤2.3，根据地物的标识和地物所属的分组进行水印信息提取；

步骤2.4，根据提取的水印信息进行水印投票，决定嵌入的水印信息。

而且，所述的步骤1.1中具体过程如下，

步骤1.1.1，获取稳定的特征点，具体操作方法如下，