基于歸一化的矢量空間數(shù)據(jù)盲水印方法
【專利摘要】對于魯棒矢量空間數(shù)據(jù)水印技術來說，幾何變換攻擊是較難對付的一種攻擊?，F(xiàn)有的抗幾何變換攻擊的算法又難以抵抗頂點攻擊。借用數(shù)據(jù)歸一化的思想，提出了一種基于歸一化的矢量空間數(shù)據(jù)盲水印算法。該算法在嵌入水印前將空間數(shù)據(jù)的坐標值進行歸一化處理，以實現(xiàn)對平移和縮放的不變性，通過修改頂點坐標數(shù)據(jù)的歸一化值來嵌入水印。水印被多次嵌入，實現(xiàn)了水印的盲提取。試驗結(jié)果表明，該方法對平移、縮放、増刪點、裁剪、壓縮、要素排序、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等攻擊具有較好的魯棒性，同時能夠控制水印嵌入引起空間數(shù)據(jù)誤差的大小。
【專利說明】基于歸一化的矢量空間數(shù)據(jù)盲水印方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于地圖學與地理信息科學【技術領域】，是一種基于歸一化方法的矢量地理 空間數(shù)據(jù)盲水印算法。

【背景技術】
[0002] 矢量地理空間數(shù)據(jù)是國家重要的戰(zhàn)略性信息資源，是經(jīng)濟、軍事、國防建設和社會 發(fā)展的基礎數(shù)據(jù)，獲取通常要借助于昂貴的專業(yè)設備和花費大量的人力、物力，所以，其版 權保護至關重要。矢量地理空間數(shù)據(jù)以數(shù)字化的形式保存，在方便數(shù)據(jù)拷貝和傳播的同時， 也使盜版變得極其容易。目前，迫切需要可靠的技術保障地理空間數(shù)據(jù)的安全。
[0003] 隨著計算機及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，數(shù)字產(chǎn)品版權保護引起人們廣泛的研究和關注。 水印技術在數(shù)字內(nèi)容安全、版權保護和認證方面，被認為是目前最有前景的技術。水印技術 從最初的圖像水印發(fā)展到視頻水印、音頻水印、文本水印、數(shù)據(jù)庫水印、空間數(shù)據(jù)水印等。相 對于其他水印技術，矢量空間數(shù)據(jù)水印技術的發(fā)展相對滯后。
[0004] 一般來說，根據(jù)水印的嵌入位置，矢量空間數(shù)據(jù)水印算法可以分為：空域水印算法 和頻域水印算法。然而，空間域算法通常算法簡單、易操作，水印嵌入量較大，能夠抵抗增加 點、刪除點、裁剪及噪聲攻擊，但抵抗幾何攻擊方面效果較差；而頻域算法雖然能夠抵抗幾 何攻擊，在頂點增加、刪除方面魯棒性差。所以，現(xiàn)有算法難以同時抵抗頂點攻擊和幾何攻 擊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述情況，本發(fā)明提出了一種"基于歸一化的矢量空間數(shù)據(jù)盲水印方法"，該 算法在嵌入水印前將空間數(shù)據(jù)的坐標值進行歸一化處理，以實現(xiàn)對平移和縮放的不變性， 通過修改頂點坐標數(shù)據(jù)的歸一化值來嵌入水印。水印被多次嵌入，實現(xiàn)了水印的盲提?。唤?決了矢量空間數(shù)據(jù)水印算法同時遭受幾何攻擊和頂點攻擊的問題，提高了水印算法的魯棒 性。
[0006] 本文選取矢量空間數(shù)據(jù)幾何圖形的頂點坐標嵌入水印。為了能夠使水印信息嵌入 所有的矢量空間數(shù)據(jù)，以抵抗裁剪攻擊，水印信息應均勻嵌入矢量空間數(shù)據(jù)所有頂點的Χ、γ 坐標，以保證水印的抗攻擊能力。在水印嵌入前，先對圖形對象頂點的坐標值進行歸一化處 理，然后在歸一化值中嵌入水印信息。這樣，當含水印空間數(shù)據(jù)實施幾何變換后，不需要對 幾何變換做校正，就可以提取水印。與此同時，為了消除水印圖像像素之間的相關性，增強 水印的安全性，在水印圖像在嵌入之前，應用Logistic混沌算法置亂?；煦缱儞Q的初始值 可以作為水印信息提取的密鑰。
[0007] 本發(fā)明方法包括：水印信息的嵌入和水印信息的提取。
[0008] 水印信息嵌入是指把水印信息嵌入到原始矢量地理空間數(shù)據(jù)中得到含水印信息 的矢量地理空間數(shù)據(jù)。步驟如下：首先，讀取矢量空間數(shù)據(jù)，提取圖形對象的所有坐標點，構 造出χ〇, Y〇集合；其次，對Χ〇, Υ〇分別進行數(shù)據(jù)歸一化并放大l〇n倍；其次，在放大后的坐標 點中用量化方法嵌入水??；最后，對嵌入水印后的坐標點縮小1(^倍，并反歸一化，之后把含 有水印的空間數(shù)據(jù)保存輸出。
[0009] 水印的提取過程是嵌入過程的逆過程。首先，讀取待測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行歸一化并 放大l〇 n倍，η取與同水印嵌入時相同的η值；其次，通過HashO函數(shù)，計算出i(i是水印 的位置）；其次，通過QM量化方法提取水印位W(i)的值，R取水印嵌入時的量化值；最后， 對提取到的一維水印序列，進行升維處理并反置亂，得到最終水印圖像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是水印嵌入流程圖 圖2是水印提取過程 圖3(a)是原始水印 圖3(b)是置亂后水印 圖4是誤差分布直方圖 圖5(a)是嵌入水印前后疊加 圖5(b)是疊加后局部放大圖 圖6 (a)是裁剪后數(shù)據(jù) 圖6(b)是提取到的水印 表1是η值與最大誤差、RMSE關系

【權利要求】
1. 在水印嵌入前，先對圖形對象頂點的坐標值進行歸一化處理，然后在歸一化值中嵌 入水印信息；這樣，當含水印空間數(shù)據(jù)實施幾何變換后，不需要對幾何變換做校正，就可以 提取水印。
2. 水印的嵌入：首先，讀取矢量空間數(shù)據(jù)，提取圖形對象的所有坐標點，構造出集 合；其次，對X〇, Y〇分別進行數(shù)據(jù)歸一化并放大^^倍；再次，在放大后的坐標點中用量化方 法嵌入水?。蛔詈?，對嵌入水印后的坐標點縮小1(^倍，并反歸一化，之后把含有水印的空間 數(shù)據(jù)保存輸出。
3. 水印的提?。菏紫?，讀取待測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行歸一化并放大10η倍，η取與同水印嵌 入時相同的η值；其次，通過HashO函數(shù)，計算出i(i是水印的位置）；再次，通過QIM量化 方法提取水印位W(i)的值，R取水印嵌入時的量化值；最后，對提取到的一維水印序列，進 行升維處理并反置亂，得到最終水印圖像。
【文檔編號】G06T1/00GK104103031SQ201410376222
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月3日 優(yōu)先權日:2014年8月3日
【發(fā)明者】張黎明, 閆浩文, 齊建勛, 張永忠, 李文德 申請人:蘭州交通大學