面向二維數(shù)字矢量地圖的無(wú)損數(shù)字水印技術(shù)研究.pdf

1、隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)的迅猛發(fā)展,二維矢量地圖在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)也面臨著一系列安全問(wèn)題,包括版權(quán)保護(hù)、來(lái)源跟蹤、篡改鑒別等。數(shù)字水印技術(shù)在解決這些問(wèn)題方面顯示出巨大潛力。但是在一些特殊的場(chǎng)合,對(duì)二維數(shù)字地圖數(shù)據(jù)精度有著極高的要求,不允許嵌入的水印信息對(duì)矢量地圖原始數(shù)據(jù)有任何的擾動(dòng),傳統(tǒng)的數(shù)字水印技術(shù)并不能完全解決這類問(wèn)題。無(wú)損水印技術(shù)具有在精確提取水印信息的同時(shí),對(duì)原始地圖數(shù)據(jù)無(wú)損恢復(fù),因此對(duì)二維數(shù)字矢量地圖有很

2、高的適用性。
　　目前矢量地圖無(wú)損水印技術(shù)的研究尚處在起步階段,雖然人們提出了若干適用于矢量地圖可逆水印算法和零水印算法,但這些水印算法并沒(méi)有很好地解決矢量地圖在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的安全性和魯棒性問(wèn)題。
　　本論文以二維矢量地圖特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,從其特殊的應(yīng)用環(huán)境、使用要求及特殊的攻擊方式為出發(fā)點(diǎn),深入研究具有較好魯棒性,安全性的二維矢量地圖無(wú)損水印算法,本文的主要貢獻(xiàn)可歸納如下幾點(diǎn):
　　首先針對(duì)目前以矢量地圖多

3、邊曲線為載體的傳統(tǒng)水印算法,在水印嵌入的同時(shí)對(duì)地圖數(shù)據(jù)擾動(dòng)過(guò)大問(wèn)題,提出了基于視覺(jué)不可感知的可逆水印算法,通過(guò)頂點(diǎn)密度估計(jì)策略選取地圖多邊曲線的噪聲不敏感區(qū)域作為載體數(shù)據(jù),并選擇地圖數(shù)據(jù)坐標(biāo)頻域作為水印嵌入位置,從而有效提高了水印算法的視覺(jué)不可感知性及其魯棒性。
　　其次針對(duì)矢量地圖數(shù)據(jù)高精度需求及其特殊的水印攻擊方式,以矢量地圖多邊形圖元特征點(diǎn)提取為基礎(chǔ),提出了基于圖譜域的可逆水印算法。通過(guò)特征點(diǎn)星樹(shù)構(gòu)造,選擇出最優(yōu)的拉普拉斯(

4、Laplacian)圖譜域系數(shù)作為水印載體,確保視覺(jué)隱蔽性及水印信息的魯棒性,使得矢量地圖保持基本形狀特征的同時(shí),具有抗圖形簡(jiǎn)化攻擊能力。
　　再次針對(duì)數(shù)字矢量地圖隱秘傳輸及大容量水印嵌入問(wèn)題,以矢量地圖高密度區(qū)域選取為基礎(chǔ),提出基于迭代嵌入思想的可逆水印算法,以理論推導(dǎo)結(jié)果為指導(dǎo),選取出多邊曲線高密度區(qū)域?yàn)樗〉妮d體數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了具有高嵌入容量及的較小擾動(dòng)的矢量地圖可逆水印方案。
　　另外結(jié)合矢量地圖內(nèi)容安全與水印版權(quán)保護(hù)技

5、術(shù),提出基于非線性變換的可逆水印算法,以特征點(diǎn)提取為基礎(chǔ),提出一種非線性置亂方案,在保持矢量地圖多邊曲線特征點(diǎn)相對(duì)位置的前提下對(duì)特征點(diǎn)位置進(jìn)行非線性置亂,解決非授權(quán)用戶對(duì)矢量地圖高精度數(shù)據(jù)的非法使用問(wèn)題。并利用提出的可逆水印方案將水印信息可逆嵌入在頂點(diǎn)坐標(biāo)中,解決了矢量數(shù)據(jù)的版權(quán)保護(hù)問(wèn)題的同時(shí)滿足了授權(quán)用戶對(duì)高精度數(shù)據(jù)的使用。
　　最后以矢量地圖線圖元特征點(diǎn)提取為基礎(chǔ),針對(duì)反映線圖元基本形狀的特征點(diǎn)和反映線圖元細(xì)節(jié)的非特征點(diǎn),分別