二維矢量地圖脆弱水印技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)今，二維矢量地圖作為地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System,GIS）的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在軍事、民用制圖、城市規(guī)劃、導(dǎo)航等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。借助現(xiàn)有強(qiáng)大的信息處理工具和公共網(wǎng)絡(luò)，人們可以方便快捷地復(fù)制、修改并發(fā)布這些矢量地理空間數(shù)據(jù)。同時(shí)，在一些對(duì)二維矢量地圖內(nèi)容的真實(shí)性和完整性進(jìn)行驗(yàn)證非常重要的應(yīng)用場(chǎng)合，這些操作方式的易用性和廣泛性及公共網(wǎng)絡(luò)潛在的安全漏洞使得二維矢量地圖認(rèn)證技術(shù)的使用成為必要，而獲取

2、這些矢量地理空間數(shù)據(jù)所需的高額費(fèi)用更進(jìn)一步強(qiáng)化了這一必要性。脆弱水印技術(shù)作為一種潛在的解決方案受到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，并成為國(guó)際學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。
　　本文詳細(xì)分析了二維矢量地圖脆弱水印的篡改定位問題、安全問題以及信息嵌入機(jī)制問題等關(guān)鍵問題，并重點(diǎn)對(duì)精確定位篡改的二維矢量地圖脆弱水印技術(shù)展開研究。論文的主要貢獻(xiàn)包括：
　　首先，為了精確定位篡改圖元組，認(rèn)證后恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，提出一種基于圖元標(biāo)記的二維矢量地圖可逆脆弱水印算

3、法。算法使用可逆水印技術(shù)嵌入每組圖元的認(rèn)證水印，保證了認(rèn)證后矢量地圖原始信息的恢復(fù)。為在水印驗(yàn)證過程中正確識(shí)別每組圖元，提出了基于插入頂點(diǎn)的圖元標(biāo)記方法。利用這些標(biāo)記，算法能夠正確分組圖元，具有高篡改定位精度。
　　為了容忍旋轉(zhuǎn)、均勻縮放和平移操作，提出一種旋轉(zhuǎn)、均勻縮放和平移不變的二維矢量地圖脆弱水印算法。通過使用圖元標(biāo)記方法標(biāo)記圖元初始位置，算法能夠獲取高篡改定位精度。利用對(duì)數(shù)半徑差值的哈希值生成每個(gè)圖元組的認(rèn)證水印，并使用旋

4、轉(zhuǎn)、均勻縮放和平移不變的水印方法將其嵌入，算法保證了對(duì)惡意攻擊具有敏感性的同時(shí)，還確保了對(duì)旋轉(zhuǎn)、均勻縮放和平移操作的魯棒性。
　　為了精確定位篡改區(qū)域，認(rèn)證后恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，提出一種定位篡改塊的二維矢量地圖可逆脆弱水印算法。算法依據(jù)閾值將矢量地圖劃分為兩類不同的塊：normal和complex塊。為了降低水印嵌入給normal塊帶來的擾動(dòng)，提出了一種基于LSD（least-significant-digit，最低有效數(shù)位）平面的可逆

5、信息隱藏算法。為了實(shí)現(xiàn)complex塊的認(rèn)證，提出了一種基于插入頂點(diǎn)的脆弱水印技術(shù)。通過使用可逆水印技術(shù)，算法能夠恢復(fù)矢量地圖原始數(shù)據(jù)，而利用每塊單獨(dú)的認(rèn)證水印，算法能夠精確定位發(fā)生篡改的矢量地圖塊。
　　另外，為了進(jìn)一步降低基于塊的二維矢量地圖可逆脆弱水印算法的時(shí)間復(fù)雜度，提出一種基于虛擬坐標(biāo)的可逆脆弱水印算法。算法不僅能夠精確定位發(fā)生篡改的矢量地圖塊，恢復(fù)矢量地圖原始信息，而且具有低時(shí)間復(fù)雜度，高嵌入容量和高不可見性。