[发明专利]基于递归嵌入的矢量地图无损数据隐藏方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种地理信息科学、信息隐藏领域，具体讲是一种基于递归 嵌入的矢量地图无损数据隐藏方法。

(二)背景技术

矢量地图是构成地理信息系统(GIS)的核心数据，它具有精度高、支持高质 量缩放等诸多优良性能。与其他数字媒体一样，矢量地图也面临着一系列数据安 全问题，包括版权保护、来源跟踪、篡改鉴别，因此迫切需要可靠的技术去保障 地理空间数据的安全。数字水印技术是随着数字化的进程而发展起来的保护数据 安全的前沿技术，它是在不影响原数据可用性的前提下，将秘密信息-水印与原 数据结合并隐藏其中，成为不可分离的一部分，由此来证实数据所有权。可逆水 印技术具有在精确提取水印的同时，无失真地恢复原始数据的特性，因此对矢量 地图有很高的适用性。

目前可逆水印技术的研究主要集中在栅格图像领域，主要方法包括利用可逆 模加、无损压缩、改变直方图、和差值扩大来实现算法的可逆性。按照具体的实 现方式可以分为两类：空域法和变换域法。基于空域的数据隐藏方法有：1、 Fridrich的方法，通过将原始图像分成互不交叠的由相邻象素构成的块，设定一 个判别函数对块的平滑度进行设定，定义一个可逆变换对象素的最低位进行反转 完成水印的嵌入，2、Celik的G-LSB方法，该方法首先对图像中的各点数据进行 量化，然后用图像中各点的灰度值减去这个量化值，从而得到剩余量，对剩余量 进行压缩，然后将其与需要嵌入的信息合并成为一组新的数据流嵌入到图像各点 数据量化值中，3、Ni van Leest的方法，提出一种先对图像分块，然后引入一个 压缩函数作用于直方图，使得直方图峰值旁出现空位来嵌入水印信息，4、zhicheng 的方法，该方法通过找出图像直方图中出现的峰值点，使直方图中的峰值旁出现 空位，然后利用图像中峰值的各点来嵌入水印信息。基于变化域的图像无损数据 隐藏方法有：1、宣国荣的方法，采用直方图调整以避免数据溢出，并在频域系 数上进行水印嵌入的可逆水印算法，2、Jun Tian的方法，该方法结合压缩技术， 在对图像中的各点进行整数Haar小波变换的基础上进行无损数据隐藏。3、Yang Bian的方法，利用整数DCT系数分布近似Laplacian分布的特点，结合比特移位的 方法实现的图像可逆水印算法。

矢量地图可逆水印算法研究则刚刚起步。2004年Michael Voigt提出一种基 于离散余弦变换的二维矢量数据可逆水印算法：“Reversible Watermarking of 2D-Vector Data”(Proceedings of the 2004 multimedia and security workshop on Multimedia and security).2007年邵承永，王孝通等人基于差值扩大的思想，提出 应用于矢量地图的无损数据隐藏算法：“Reversible Data-Hiding Scheme for 2-D Vector Maps Based on Difference Expansion”(IEEE Transactions on information forensics and security)；“矢量地图的无损数据隐藏算法研究”(中国图象图形学 报)。这是目前见到的仅有的三篇关于矢量地图无损数据隐藏的文章。但是目前 矢量地图无损数据隐藏的研究，在矢量地图自身特点的考虑、水印嵌入容量以及 水印嵌入后矢量地图的数据精度、视觉感知等方面还存在不足。

相关的文献有：

1 M.Goljan，Jessica Fridrich，and R.Du，“Distortion-free Data Embedding for lmages”，4th Information Hiding Workshop，LNCS vol.2137，Springcr-Verlag， NewYork，2001，PP.27-41.(图像的无损数据隐藏)

2 M.Celik，G.Sharma，A.M.Tekalp，E.Saber.“Lossless Generalized-LSB data embedding”，lmageProcessing，IEEE Transactions on，Volume：14，Issue：2， Feb.2005，253-266.(广义LSB无损数据嵌入)