專利名稱：基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地理信息系統(tǒng)中矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對基于整體矢量地圖數(shù)據(jù)的魯棒性水印嵌入方法及檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與普及，以及多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字產(chǎn)品的傳輸和共享變得非常容易，也得數(shù)字產(chǎn)品的非法復(fù)制變得非常容易，隨之帶來了一系列有關(guān)版權(quán)的問題。為了保護(hù)版權(quán)所有者的利益，迫切需要找到一種有效的方法來保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
矢量地圖數(shù)據(jù)水印算法不同于傳統(tǒng)的基于圖像水印算法，這主要是由于地圖數(shù)據(jù)不具有圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用的普遍性等原因，同時(shí)還在于矢量地圖數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)形式、表現(xiàn)方式、應(yīng)用環(huán)境、使用要求以及可能的攻擊行為等方面與圖像等多媒體數(shù)據(jù)都不一樣，一般的水印算法還很難直接應(yīng)用在矢量地圖數(shù)據(jù)上。由此可見，數(shù)據(jù)水印技術(shù)在矢量地圖數(shù)據(jù)上的應(yīng)用具有更加潛在的用途。由于地理空間數(shù)據(jù)是描述關(guān)于人類賴以生存的地球的重要信息，是國家基礎(chǔ)性、公益性設(shè)施，是國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和地球科學(xué)研究的支撐性成果，是國家經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)中不可缺少的資源，對社會(huì)持續(xù)發(fā)展起著重要作用，因此，對于矢量地圖數(shù)據(jù)的水印技術(shù)也具有非常好的使用前景。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的矢量地圖數(shù)據(jù)的容易被非法拷貝、被逆向破解和原始數(shù)據(jù)無損恢復(fù)的不足，本發(fā)明提供一種能以有效解決矢量地圖數(shù)據(jù)被非法拷貝、被逆向破解和原始數(shù)據(jù)無損恢復(fù)問題的基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法及提取方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法，所述矢量地圖水印嵌入方法包括以下步驟(I)、設(shè)計(jì)一個(gè)具有標(biāo)識(shí)意義的虛擬圓形標(biāo)識(shí)；(I. I)、確定虛擬圓的基準(zhǔn)半徑，標(biāo)識(shí)特征為虛擬圓的半徑Y(jié) ；( I. 2)、定義一組水印信息嵌入同心圓組半徑Y(jié)n,OS Yn ；(I. 3)、定義虛擬圓的圓心坐標(biāo)(X，Y)；(I. 4)、針對圓心坐標(biāo)(X，Y)、同心圓組半徑Y(jié)n這一系列變量,設(shè)計(jì)具有標(biāo)識(shí)意義的特定虛擬圓組，此虛擬圓組中包含有水印信息；(I. 5)、所述水印虛擬圓組允許覆蓋矢量數(shù)字地圖全圖；(2)、特征點(diǎn)的嵌入過程，具體如下(2. I)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列中的線段相切，那么切點(diǎn)就作為特征點(diǎn)加入矢量地圖坐標(biāo)序列中；(2. 2)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列的線段相交，且有兩個(gè)交點(diǎn)時(shí)，我們只選取第一個(gè)交點(diǎn)，并按正常相交進(jìn)行特征點(diǎn)的移位處理；(2. 3)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列正常相交，且交點(diǎn)與線段的端點(diǎn)重合時(shí)，那么就不需要做任何的處理，直接使用端點(diǎn)；(2. 4)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列正常相交，但交點(diǎn)與端點(diǎn)之間距離小于一個(gè)限定的誤差值d時(shí)，那么就刪除原來最近的端點(diǎn)，以新的交點(diǎn)代替端點(diǎn)；(2. 5)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列中的線段(X1, Y1) — (X21Y2)正常相交，且只有一個(gè)交點(diǎn)時(shí)，作為特征點(diǎn)插入，還需要消除三點(diǎn)共線因素，采用交點(diǎn)沿著圓弧左右移動(dòng)一個(gè)限定的誤差值d ;那么這兩個(gè)點(diǎn)中，如何選擇那一個(gè)點(diǎn)插入坐標(biāo)串。(3)、虛擬圓矢量地圖水印嵌入過程，對矢量地圖數(shù)據(jù)中具有2個(gè)頂點(diǎn)以上的坐標(biāo)序列與一組虛擬同心圓中的每一個(gè)虛擬圓檢測是否有交點(diǎn)，如果存在交點(diǎn)，把相關(guān)交點(diǎn)插入到坐標(biāo)序列中，具體如下 (3. I)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)；(3. 2)、確定虛擬圓組的同心圓圓心坐標(biāo)(X，Y)；(3. 3)、確定虛擬圓組的同心圓的基準(zhǔn)半徑Y(jié) ；(3. 4)、對坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)中的相鄰兩點(diǎn)，判斷虛擬圓組中的虛擬圓(X-Xtl)2+(Y-Ytl) 2=r2 與線段(X1, Y1)- (X2，Y2)之間是否有交點(diǎn)；(3. 5)、則設(shè)交點(diǎn)為(X，Y)，那么其一定是(X1, Y1)- (X2，Y2)線段上的一點(diǎn)，其(X，Y)坐標(biāo)可以由(X1, Y1)- (X2，Y2)兩點(diǎn)決定
權(quán)利要求
1.一種基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法，其特征在于所述矢量地圖水印嵌入方法包括以下步驟 (1)、設(shè)計(jì)一個(gè)具有標(biāo)識(shí)意義的虛擬圓形標(biāo)識(shí)； (I. I)、確定虛擬圓的基準(zhǔn)半徑，標(biāo)識(shí)特征為虛擬圓的半徑Y(jié) ; (I. 2)、定義一組水印信息嵌入同心圓組半徑Y(jié)n, OS Yn ； (I. 3)、定義虛擬圓的圓心坐標(biāo)(X，Y)； (I. 4)、針對圓心坐標(biāo)(X，Y)、同心圓組半徑Y(jié)n這一系列變量，設(shè)計(jì)具有標(biāo)識(shí)意義的特定虛擬圓組，此虛擬圓組中包含有水印信息； (I. 5)、所述水印虛擬圓組允許覆蓋矢量數(shù)字地圖全圖； (2)、特征點(diǎn)的嵌入過程，具體如下 (2. I)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列中的線段相切，那么切點(diǎn)就作為特征點(diǎn)加入矢量地圖坐標(biāo)序列中； (2. 2)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列的線段相交，且有兩個(gè)交點(diǎn)時(shí)，我們只選取第一個(gè)交點(diǎn)，并按正常相交進(jìn)行特征點(diǎn)的移位處理； (2. 3)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列正常相交，且交點(diǎn)與線段的端點(diǎn)重合時(shí)，那么就不需要做任何的處理，直接使用端點(diǎn)； (2. 4)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列正常相交，但交點(diǎn)與端點(diǎn)之間距離小于一個(gè)限定的誤差值d時(shí)，那么就刪除原來最近的端點(diǎn)，以新的交點(diǎn)代替端點(diǎn)； (2. 5)、當(dāng)虛擬圓與矢量地圖坐標(biāo)序列中的線段(X1, Y1) - (X2, Y2)正常相交，且只有一個(gè)交點(diǎn)時(shí)，作為特征點(diǎn)插入，還需要消除三點(diǎn)共線因素，采用交點(diǎn)沿著圓弧左右移動(dòng)一個(gè)限定的誤差值d ;那么這兩個(gè)點(diǎn)中，如何選擇那一個(gè)點(diǎn)插入坐標(biāo)串； (3)、虛擬圓矢量地圖水印嵌入過程，對矢量地圖數(shù)據(jù)中具有2個(gè)頂點(diǎn)以上的坐標(biāo)序列與一組虛擬網(wǎng)格中的每一條虛擬網(wǎng)格線檢測是否有交點(diǎn)，如果存在交點(diǎn)，把相關(guān)交點(diǎn)插入到坐標(biāo)序列中，具體如下 (3. I)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)； (3. 2)、確定虛擬圓組的同心圓圓心坐標(biāo)(X，Y)； (3. 3)、確定虛擬圓組的同心圓的基準(zhǔn)半徑Y(jié) ； (3. 4)、對坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)中的相鄰兩點(diǎn)，判斷虛擬圓組中的虛擬圓(X-Xtl)W(Y-Ytl)2=r2與線段(X1, Y1)- (X2，Y2)之間是否有交點(diǎn)； (3. 5)、則設(shè)交點(diǎn)為(X，Y)，那么其一定是(X1J1)- 2，1)線段上的一點(diǎn)，其《，￥)坐標(biāo)可以由(X1J1)- (X2，Y2)兩點(diǎn)決定(X _ Y —瓦 ⑶ \ 2 + — 把公式(2)確定的交點(diǎn)(X，Y)代入已知的虛擬圓方程(X-Xtl) W(Y-Ytl)2=r2求得y —元二次方程； 根據(jù)U的一元二次方程中的求根判別式A，當(dāng)A =O時(shí)，線段與虛擬圓相切，當(dāng)A >0時(shí)，線段與虛擬圓相交，且有兩個(gè)交點(diǎn)；當(dāng)A <0時(shí)，線段與圓沒有交變，再求得y —元二次方程解代入(2)式，即可求得交點(diǎn)(X，Y)坐標(biāo)的坐標(biāo)值； (3. 6)、最后根據(jù)虛擬圓水印算法設(shè)計(jì)思想中的特征點(diǎn)嵌入策略，把特征點(diǎn)插入到坐標(biāo)序列中的(X1, Y1)與(X2，Y2)之間，得到特征點(diǎn)分布整體的矢量地圖數(shù)據(jù)。
2.一種基于虛擬圓的矢量地圖水印檢測方法，其特征在于所述檢測方法步驟如下 (4. I)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)； (4. 2)、輸入具有密鑰的虛擬圓定位坐標(biāo)與虛擬圓基準(zhǔn)半徑； (4. 3)、根據(jù)虛擬圓定位坐標(biāo)與基準(zhǔn)半徑，對坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)中的相鄰兩點(diǎn)，判斷虛擬圓組中的虛擬圓(X-Xtl)2+(Y-Ytl) 2=r2與線段(X1, Y1) - (X2, Y2)之間是否有交點(diǎn)； (4. 4)、設(shè)交點(diǎn)為(X，Y)，那么其一定是(X1, Y1)- (X21Y2)線段上的一點(diǎn)，其(X，Y)坐標(biāo)可以由(X1, Y1)- (X2，Y2)兩點(diǎn)決定
全文摘要
一種基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法，包括以下步驟(1)、設(shè)計(jì)一個(gè)具有標(biāo)識(shí)意義的虛擬圓形標(biāo)識(shí)；(2)、特征點(diǎn)的嵌入方法；(3)、虛擬圓矢量地圖水印嵌入過程，對矢量地圖數(shù)據(jù)中具有2個(gè)頂點(diǎn)以上的坐標(biāo)序列與一組虛擬同心圓中的每一個(gè)虛擬圓檢測是否有交點(diǎn)，如果存在交點(diǎn)，那么就根據(jù)算法思想的特征點(diǎn)嵌入策略，把相關(guān)交點(diǎn)插入到坐標(biāo)序列中。以及提供一種于虛擬圓的矢量地圖水印檢測方法。本發(fā)明能以有效解決矢量地圖數(shù)據(jù)被非法拷貝、被逆向破解和原始數(shù)據(jù)無損恢復(fù)問題。
文檔編號(hào)G06T1/00GK102968757SQ20121036755
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者朱文忠, 李巖, 葉露涵, 朱龍澤 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)