[发明专利]一种面向版权保护服务的三维地理模型数字水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及地理信息版权保护的技术领域，特别涉及一种三维地理模型数据数字水印嵌入与检测方法。

背景技术

在GIS领域，三维地理模型已成为GIS数据表达的重要组成部分并带来了可观的经济利益。三维地理模型有直观、形象、精细、完整的优点，在地物表达方面，使得物体的空间立体结构显示更加直观；三维地理模型作为数字城市建设的重要组成部分，已在城市规划、无线通信、 灾害管理、 地籍管理、 旅游、 交通及环境仿真等领域显示出了巨大的潜力。

近年来，随着数字化和网络化时代的飞速发展，三维地理模型数据的存储、传输、复制都变得非常方便快捷，随之而来的非法复制、修改、传播、盗用等现象也越来越严重，造成三维地理模型数据的所有者蒙受巨大经济损失。因此，如何保护三维地理模型数据的安全与知识产权已成为迫在眉睫的问题。

数字水印技术作为一种崭新的信息安全技术，为三维地理模型的安全保护提供了一种切实可行的解决途径。数字水印是指在数字化数据中嵌入水印信息，将水印信息与源数据融为一体，成为源数据不可分离的一部分。由此来确定版权拥有者、所有权认证、跟踪侵权行为、认证数字内容来源的真实性、识别购买者、提供关于数字内容的其他附加信息等。同时对于加强责任心、震慑非法行为、有据可查等具有重要作用。数字水印技术在空间数据安全方面的作用已经受到越来越多的重视。

目前，人们对于数字水印技术的研究主要集中在图像、视频和声音等多媒体信息的版权保护上，对三维地理模型的数字水印技术方面研究相对较少。

在三维模型数字水印算法方面的研究上，最为经典的是其中最具代表性和历史意义的是三角形相似四元组(TSQ：Triangle Similarity Quadruple)算法，四面体体积比(TVR：Tetrahedral Volume Ratio)算法。另外还有剥离的三角形条带符号序列(TSPS：Triangle Strip Peeling Symbol Sequence)嵌入算法，基于形状属性(如纹理映射坐标)调整的水印算法和网格密度模式(MDP：Mesh  Density  Patern)嵌入算法。在此之后，喻志强（   喻志强 赵荣椿等, 自适应于局部几何特征的三维模型水印算法. 计算机工程与应用, 2002. 22(23-27)）、万杰（万杰, 三维数字水印算法研究, 2009, 合肥工业大学）等提出一种利用改变中心与各顶点的直线距离来嵌入水印信息的三维模型数据的数字水印算法，Chang Hye-Jung（Chang, H., et al. 3D GIS VECTOR MAP WATERMARKING USING GEOMETRIC DISTRIBUTION. in Multimedia and Expo, 2009. ICME 2009. IEEE International Conference. 2009）提出对GIS三维地理模型进行分层，对于每一层里面的数据，选取多边形和折线作为嵌入因子，利用多边形的面积和折线的长度进行水印嵌入等。

由于三维地理模型自身的特点，这些算法在抵抗三维地理模型的仿射变换攻击和噪声攻击上取得了一定的进展，但是在抵抗三维地理模型的重新网格化、细化攻击以及针对顶点或面片的重排序的文件攻击上效果都不尽人意，尤其是模型描述攻击，在这种攻击之后，网格本身就不存在了，到目前为止，没有学者提到能够抵抗该攻击的水印。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前三维地理模型水印技术无法解决的文件攻击鲁棒性差和无法抵抗模型攻击的问题，提出了一种三维地理模型数据数字水印方法，使得对整个三维地理模型的攻击具有较好的鲁棒性。

为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：

一种面向版权保护服务的三维地理模型数字水印方法，包括以下步骤：

（1）水印信息生成

采用伪随机数发生器生成一个随机数作为水印种子点                                                ，然后以种子点为密钥，利用线性随机序列发生器，生成水印信息序列并建立水印信息和水印种子点一一对应的参照表。

（2）三维地理模型数据水印嵌入方案

步骤1：对三维地理模型数据文件中的每一个数据对象，进行顺序选取；