矢量地理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)多重?cái)?shù)字水印算法研究

王瑩瑩

1. 金陵科技學(xué)院智能科學(xué)與控制工程學(xué)院，江蘇 南京 211169； 2. 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210000

矢量地理數(shù)據(jù)是國家重要的數(shù)據(jù)資源，在國民經(jīng)濟(jì)和國家建設(shè)中發(fā)揮著極其重要的作用，其安全問題涉及國家安全、國防安全和版權(quán)保護(hù)等多個(gè)方面。在信息化高度發(fā)達(dá)的今天，矢量地理數(shù)據(jù)的獲取、傳輸與分發(fā)都更加便捷，而安全問題日益突出。矢量地理數(shù)據(jù)的多級分發(fā)引起的多用戶、多版權(quán)安全保護(hù)需求日益迫切，如何有效實(shí)現(xiàn)矢量地理數(shù)據(jù)多版權(quán)保護(hù)和多用戶使用跟蹤，特別是多用戶動(dòng)態(tài)使用跟蹤，是當(dāng)前急需解決的問題。

多重?cái)?shù)字水印技術(shù)是在載體數(shù)據(jù)中嵌入多個(gè)數(shù)字水印信息，可以用于數(shù)據(jù)多級分發(fā)流轉(zhuǎn)過程中的“多用戶”版權(quán)安全保護(hù)和數(shù)據(jù)全過程使用追蹤，為解決以上問題提供了可行的技術(shù)手段。

論文在分析矢量地理數(shù)據(jù)特征和多重?cái)?shù)字水印技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，對矢量地理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)多重?cái)?shù)字水印算法進(jìn)行研究，主要研究工作和結(jié)論如下：

(1) 基于矢量地理數(shù)據(jù)和多重?cái)?shù)字水印技術(shù)特征，總結(jié)歸納了矢量地理數(shù)據(jù)多重?cái)?shù)字水印算法的技術(shù)特征，闡述了矢量地理數(shù)據(jù)多重?cái)?shù)字水印攻擊方式和矢量地理數(shù)據(jù)多重?cái)?shù)字水印算法的應(yīng)用方式。根據(jù)水印信息位和水印嵌入數(shù)據(jù)單元之間不同的映射關(guān)系，提出了“一對一”和“多對一”兩種不同模式的矢量地理數(shù)據(jù)多重水印嵌入模型，為矢量地理數(shù)據(jù)多重水印算法的設(shè)計(jì)奠定了模型基礎(chǔ)。

(2) 基于“一對一”映射模型，以解決簡單分塊多重水印算法不能抵抗數(shù)據(jù)裁剪攻擊的問題為目標(biāo)，對基于分域機(jī)制的矢量地理數(shù)據(jù)多重水印算法進(jìn)行了研究。通過將水印信息嵌入到映射剖分后的邏輯區(qū)域分塊中，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于映射分塊機(jī)制的矢量地理數(shù)據(jù)多重水印算法，算法具有較好的抗裁剪攻擊能力；將多個(gè)水印信息隨機(jī)的嵌入到載體數(shù)據(jù)中，通過相關(guān)檢測和判別分析實(shí)現(xiàn)對已有水印信息的有效檢測，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于相關(guān)檢測和判別分析的矢量地理數(shù)據(jù)多重水印算法，算法易于實(shí)現(xiàn)，且具有較好的穩(wěn)健性和兼容性。

(3) 基于“多對一”映射模型，以解決同一水印嵌入單元中多個(gè)水印信息位之間相互干擾問題為目標(biāo)，研究了基于疊加機(jī)制的矢量地理數(shù)據(jù)多重水印算法。利用加性嵌入規(guī)則和相關(guān)檢測技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種矢量地理數(shù)據(jù)多重水印算法，算法能有效應(yīng)用于小數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)；對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重量化，將多個(gè)水印信息位嵌入到不同的量化區(qū)間，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于多重量化機(jī)制的矢量地理數(shù)據(jù)多重水印算法，算法具有穩(wěn)健性好、水印容量大和精度可控的優(yōu)點(diǎn)。

(4) 以解決矢量地理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)多重水印技術(shù)中的“動(dòng)態(tài)性”問題為出發(fā)點(diǎn)，對矢量地理數(shù)據(jù)多重水印自檢測算法進(jìn)行了研究。在構(gòu)建單個(gè)水印信息位檢測模型基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于統(tǒng)計(jì)特性的矢量地理數(shù)據(jù)水印自檢測算法，完成了水印信息盲檢測，算法具有較好的穩(wěn)健性；綜合考慮提取的水印信息的統(tǒng)計(jì)特性，構(gòu)建一種檢測統(tǒng)計(jì)量，提出了一種穩(wěn)健性矢量地理數(shù)據(jù)水印自檢測算法，算法穩(wěn)健性較好，且能適應(yīng)較小的數(shù)據(jù)量，為矢量地理數(shù)據(jù)多重水印算法的動(dòng)態(tài)嵌入提供了理論依據(jù)和技術(shù)途徑。