[发明专利]一种保持方向关系的矢量地图可逆信息隐藏方法

摘要

本发明提供一种保持方向关系的矢量地图可逆信息隐藏方法。包括如下步骤：获取顶点坐标；顶点坐标排序；有序序列坐标分段；计算段的边界；获取段的扩展坐标序列，嵌入水印；获取有序含水印坐标序列；获取含水印坐标；水印提取及无损恢复。本发明对各坐标轴顶点坐标排序并分段，利用段的边界坐标扩大嵌入容量，依据矢量地图的精度误差容限设置嵌入参数，通过设定水印嵌入条件，使水印嵌入过程不改变各坐标轴的顶点坐标相对位置，保持矢量地图图元方向关系的同时，具有较好不可见性；另一方面该算法在水印提取后，无损恢复矢量地图原始数据，能够有效确保矢量地图的精确使用。

主权项

1.一种保持方向关系的矢量地图可逆信息隐藏方法，其特征在于：(1)获取顶点坐标；顺次扫描矢量地图顶点，获取顶点坐标序列V＝{vj(xj,yj)|j＝1,2,...,n}，vj表示顶点序列V中的第j个顶点，xj和yj分别表示顶点vj的x坐标和y坐标，n表示序列V中的顶点数目，将X＝{xj|j＝1,2,…,n]}和Y＝{yj|j＝1,2,…,n}分别记为与坐标序列V对应的x坐标序列和y坐标序列，将xmax和xmin分别记为序列X中坐标的最大值和最小值，ymax和ymin分别记为序列Y中坐标的最大值和最小值；(2)顶点坐标排序；按照升序，将步骤(1)中序列X的坐标排序，得到有序序列表示序列X中第j个坐标，(3)有序序列坐标分段；将步骤(2)中有序序列X^s的坐标平均分为D_x段，D_x≥1,将划分的第i段记为S_i，i＝0,1,…,D_x–1，每段的长度记为l_x，将段S_i对应的坐标序列记为表示序列的第j个坐标，n_i表示序列的坐标数目；(4)计算段的边界；为步骤(3)的每个段S_i计算定义该段范围的左端点坐标和右端点坐标将计算得到的和称为S_i的边界坐标；(5)获取段的扩展坐标序列；对于步骤(3)的每个段S_i，i＝0,1,…,D_x–1，将其边界坐标作为第一个坐标，作为最后一个坐标，加入到其对应的坐标序列中，得到段S_i的扩展坐标序列表示序列的第j个坐标，(6)嵌入水印；在步骤(5)的每个扩展坐标序列的eligible坐标中嵌入水印，嵌入水印后，得到含水印坐标序列表示序列的第j个坐标，由于嵌入方法不改变坐标序列的坐标相对顺序，仍然为有序坐标序列，即且从中去除和得到有序坐标序列对应的含水印序列表示序列的第j个坐标，(7)获取有序含水印坐标序列；按照升序，将步骤(6)的含水印序列顺次连接，i＝0,1,…,D_x–1,得到有序坐标序列X^s对应的含水印坐标序列表示序列X^s'的第j个坐标，(8)获取含水印坐标；依据步骤(2)中序列X和序列Xs的一一映射关系，通过调整含水印坐标序列Xs'的坐标位置，得到含水印坐标序列X'＝{xj'|j＝0,1,…,n–1}，xj'表示序列X'的第j个坐标；(9)获取含水印矢量地图；利用步骤(2)‑(8)，在顶点坐标序列V的y坐标中嵌入水印后，得到含水印顶点坐标序列V＝{vj'(xj',yj')|j＝1,2,...,n}，其中vj'表示V'的第j个顶点，yj'表示顶点vj'的y坐标；(10)水印提取及无损恢复；依据嵌入参数，提取含水印矢量地图水印信息并恢复其原始数据；具体步骤如下：(10.1)获取含水印顶点坐标；依据步骤(1)，获取含水印矢量地图顶点坐标序列V＝{vj'(xj',yj')|j＝1,2,....,n]}及与之对应的含水印x坐标序列X'＝{xj'|j＝1,2,…,n}和含水印y坐标序列Y'＝{yj'|j＝1,2,…,n}；其中，vj'表示顶点序列V'的第j个顶点，xj'和yj'分别表示顶点vj'的x坐标和y坐标，n表示序列V'的顶点数目；将xmax'和xmin'分别记为序列X'中坐标的最大值和最小值，将ymax'和ymin'分别记为序列Y'中坐标的最大值和最小值；(10.2)含水印顶点坐标排序；依据步骤(2)，将序列X'的坐标排序，得到含水印坐标序列Xs'；(10.3)含水印有序序列坐标分段；依据步骤(3)，将x_max'和x_min'之间的距离平均分为D_x'段，D_x'≥1，每段的长度为l_x'，并计算段S_i'对应的含水印坐标序列记为(10.4)计算段的边界；依据步骤(4)，计算每个段S_i'的边界坐标和为段S_i'的左端点坐标，为段S_i'的右端点坐标；(10.5)获取段的含水印扩展坐标序列；依据步骤(5)，对于每个段S_i'，i＝0,1,…,D_x'–1，将其边界坐标和分别作为第一个坐标和最后一个坐标，加入到其对应的含水印坐标序列中，得到段S_i'的含水印扩展坐标序列(10.6)提取水印和恢复原始数据；从每个含水印扩展坐标序列的eligible坐标中提取水印并恢复原始数据，i＝0,1,…,D_x'–1，得到恢复数据的扩展坐标序列从序列中去除第一个坐标和最后一个坐标，得到有序坐标序列(10.7)获取恢复数据的有序坐标序列；按照升序，将每段对应的有序坐标序列顺次连接，i＝0,1,…,D_x–1，得到恢复数据的有序坐标序列X^s；(10.8)获取原始坐标序列；利用本步骤10.2中序列X'和序列Xs'的一一映射关系，通过调整恢复数据的有序坐标序列Xs的坐标位置，得到含水印坐标序列X；(10.9)恢复矢量地图原始数据；利用本步骤的10.2‑10.8，提取含水印y坐标序列Y'中水印信息并恢复其原始数据，最终得到原始顶点坐标序列V，恢复矢量地图原始数据。