[发明专利]抗几何变换攻击的空域矢量地理空间数据数字水印方法

说明书

本发明公开了一种抗几何变换攻击的空域矢量地理空间数据数字水印方法，包括以下步骤:水印信息预处理，生成一维二值水印序列；基于数据节点，定义节点距离比，作为水印载体；定义节点标识，基于节点标识，从水印序列中选取一个水印位，作为嵌入节点的水印位；利用最低有效位方法将所选取水印位嵌入节点距离比中；提取水印信息；验证水印信息。本发明定义数据节点的节点距离比，利用最低有效位方法，将水印信息嵌入节点距离比中，利用节点距离比所具有的几何变换不变性，保障了水印算法对数据几何变换攻击的鲁棒性。并且，算法能抵抗节点攻击，提升了算法的实用性。

技术领域

本发明涉及一种水印方法，特别涉及一种抗几何变换攻击的空域矢量地理空间数据数字水印方法。

背景技术

矢量地理空间数据应用于各行各业，具有很高的价值。作为一种数字产品，在方便数据拷贝和传播的同时，也使得数据盗版变得极为容易。数字水印技术，在不影响数据可用性的前提下，通过在数字产品中嵌入水印信息，以标识数据版权，保护数据拥有者的利益。矢量地理空间数据数字水印是保护矢量地理空间数据版权的有效方法。

水印算法对各种水印攻击的鲁棒性是水印能否起到版权保护作用的关键。鲁棒性不高的水印，在面对水印攻击时，水印容易被破坏或删除，数据将失去保护。对矢量空间数据来说，常见的水印攻击方式主要有几何变换攻击、节点攻击、数据裁剪攻击等。其中，几何变换攻击对矢量空间数据来说，很具威胁性。许多矢量空间数据空域水印算法都不具备几何变换攻击鲁棒性。

目前，就矢量空间数据而言，已经提出的一些可以抵抗几何变换攻击的水印方案可以分为以下几类：(1)将水印信息嵌入到变换域系数中。变换域系数具有几何变换不变性。常见的变换有离散傅里叶变换(DFT变换)。DFT变换域算法中，因为傅里叶变换是一种全局变换，局部很小的修改就可以引起几乎全部傅里叶系数的变化，因此，这类算法对具有局部修改作用的节点攻击(比如节点增加和删除等)不具鲁棒性；(2)利用夹角具有几何变换不变性的特点，将水印信息调制于相邻三个节点所构成的夹角中。基于夹角的水印算法也很难抵抗节点的增删攻击；(3)将坐标点从平面笛卡尔坐标转换为极坐标表示，根据极坐标中的角度和半径在某些几何变换中保持不变的原理，在角度和半径中嵌入水印。该类算法能有效抵抗旋转和缩放攻击，但对于平移攻击，很难正确提取出水印信息；(4)首先定义两条线段，然后将水印信息调制于两条线段的长度比中。该类算法往往基于整个地理要素计算出一个线段长度比，水印容量非常有限；(5)基于三个连续节点建立常函数，将水印信息调制于常函数中。常函数在几何变换中具有不变性。这种水印算法对节点的增删攻击也不鲁棒。

上述提出的抗几何变换攻击的水印方案，对节点攻击都比较脆弱。节点攻击对矢量地理空间数据来说，很常见，也很容易实现。水印算法对这方面水印攻击的脆弱性降低了算法的实用性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种算法简单、鲁棒性高的抗几何变换攻击的空域矢量地理空间数据数字水印方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种抗几何变换攻击的空域矢量地理空间数据数字水印方法，包括以下步骤:

1)水印信息预处理，生成一维二值水印序列；

2)基于数据节点，定义节点距离比，作为水印载体；

3)定义节点标识，基于节点标识，从水印序列中选取一个水印位，作为嵌入节点的水印位；

4)利用最低有效位方法将所选取水印位嵌入节点距离比中；

5)提取水印信息；

6)验证水印信息。

上述抗几何变换攻击的空域矢量地理空间数据数字水印方法，所述步骤1)的具体步骤为：

1-1)将原始水印信息转换成一维二进制水印序列；