矢量图形版权字符的嵌入和提取方法

矢量图形版权字符的嵌入和提取方法
【专利摘要】本发明涉及一种矢量图形版权字符的嵌入和提取方法。目前的版权字符嵌入方法，难以抵抗平移、旋转、缩放及其组合的几何攻击，更难以抵抗针对图元的添加、修改、删除机器组合的干扰攻击。本发明按句柄值对矢量图形做复数比例，将版权字符嵌入到复数比例中，保证版权字符对几何攻击的抵抗，嵌入到矢量图形的版权字符具有多组，使得本发明对干扰攻击具有鲁棒性。
【专利说明】矢量图形版权字符的嵌入和提取方法
[0001]

【技术领域】
[0002]本发明涉及矢量图形的版权加密保护技术，尤其涉及一种矢量图形版权字符的嵌入和提取方法。本发明方法能将代表版权信息的版权字符以不可见的方式嵌入到矢量图形文件中，并能以特定的方式提取出版权字符，以佐证图形版权的所有者。

【背景技术】
[0003]矢量图形是指利用诸如点、线、曲线、多边形等基于数学表达的几何图元来表示计算机图形。不同于位图，由于矢量图形是以数学特征描绘的，其缩放后不会出现位图式的马赛克特征。矢量图形由于其不失真的缩放特性和精确性被广泛应用于建筑、机械、纺织、电气、土木、艺术创作等领域。正是其广泛运用的需要，矢量图形作为智慧的结晶，创作人的心血，更是所有人资产的体现，其版权的保护课题一直备受关注。
[0004]密码或数字证书的方式由于其所具有的不便利性，难以广泛推广。近年来，受多媒体文件嵌入不可见版权信息技术的影响，采取嵌入不可见版权字符的方式来保护矢量图形的技术正真越来越受到人们的关注。一方面，嵌入的版权字符不可见，文件的接收者或者扩散者不易察觉；另一方面，所有者发送给接收者的最终文件也不必要做额外的加密处理，阅读图形不需要经过解密步骤，由于这种版权保护技术带来的隐蔽性和阅读的便利性，使所有者和接受者都容易接受，越来越受欢迎。
[0005]但是，版权字符嵌入技术的现状不容乐观，能很轻易被“涂抹”，难以起到佐证版权的作用。现有的矢量图形版权版权字符嵌入技术根据版权字符嵌入方法工作域的不同，可以分为变换域方法和空间域方法。
[0006]在变换域里，主要借助小波变换、傅里叶变换等技术实现，该变换能够抵抗全局的缩放、平移和旋转等几何操作，但不能抵抗增加、删除和修改的攻击。例如，对比文件I [康菁菁等.二维工程图中基于分数傅里叶变换的盲水印算法.计算机应用.2009 (6)]提出一种基于分数傅里叶变换的水印算法，该方法提取矢量图形中线段的相对坐标向量，构造一维复数信号，通过分数傅里叶变换得到复数信号的变换系数，对变换系数的幅值进行调整来嵌入水印，却无法抵抗添加、删除、修改等干扰攻击。
[0007]在空间域中，主要借助于图元的顶点坐标、半径和角度等属性嵌入版权字符，根据依赖的图元，主要分为两类:第一类，提取工程图中的直线(工程图中一般含较多的直线)，修改直线的顶点坐标或将直线变换为多段线实现版权字符的嵌入，但该方法并不能抵抗缩放的攻击，更无法抵抗增加、删除或修改等攻击；第二类，提取工程图中实体的所有顶点，借助于顶点间距离比例的修改嵌入版权字符碎片，却无法抵抗增加和删除图元实体的攻击，或进行极坐标变换得到幅值和相位抵抗旋转和缩放攻击，但不能抵抗多种几何变换的组合攻击。例如，对比文件2 [汪亚顺等.基于二维工程图的数字水印比例算法.南昌大学学报(工科版).2003 (4)]提出了一种通过修改工程图中各实体顶点间距离的比例来嵌入水印的算法，但在增加或删除图元实体时，却无法提取准确的水印序列，不能佐证版权所有者。
[0008]正如上述，目前的矢量图形版权字符嵌入技术难以抵抗对针对整个图形的平移、旋转、缩放的几何攻击，更难以抵抗增加或删除图元的干扰攻击。究其原因，主要是因为矢量图形的固有特性决定的，这些特性包括:
(1)矢量图形文件所占用的字节数少；
(2)没有一个相对稳定的变换域可供嵌入版权字符使用；
(3)易于进行几何操作而导致丢失版权字符碎片；
因此，在矢量图形中嵌入版权字符比在诸如位图、视频、音频、网格等文件中嵌入版权字符要困难得多，尤其是特性(3)加剧了版权字符抵抗攻击的难度的。
[0009]有鉴于此，本发明提出一种矢量图形版权版权字符的嵌入和提取方法，以弥补现有技术的不足。


【发明内容】

[0010]本发明的第一个目的在于:提供一种矢量图形版权字符的嵌入方法，该方法能够抵抗几何攻击，对干扰攻击具有鲁棒性。
[0011]本发明的第二个目的在于:提供一种矢量图形版权字符的提取方法，该方法能够从遭受干扰攻击的矢量图形文件中提取出版权字符。
[0012]为了达成上述目的，本发明的技术方案如下:
矢量图形版权字符的嵌入和提取方法，包括以嵌入步骤和提取步骤，嵌入步骤包括:步骤1.1，构造版权字符序列，将表示版权信息的字符对象分割为连续的片段，称为“字符碎片”，字符碎片的个数即是字符序列的长度，欲嵌入矢量图形内包含的图元个数即是该矢量图形的长度，字符碎片的长度短于矢量图形的长度；
步骤1.2，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子；
步骤1.3，按照图元的生成次序(句柄值)比较相邻次序图元对的复数矢量算子，获得图元对复数比例，本步骤比较结果称为“前复数比例”；
步骤1.4，用字符碎片替换步骤1.3的前复数比例中的一部分，获得嵌入字符碎片的新复数比例，称为“中复数比例”；
步骤1.5，根据步骤1.4获得的中复数比例修改图元对，修改后该图元对的复数比例称为“后复数比例”，修改结果应使后复数比例等于中复数比例。
[0013]步骤1.6，依照图元的生成次序(句柄值)遍历步骤1.1至步骤1.5，将字符碎片逐个嵌入到遍历到的图元对中；
提取步骤包括以下步骤:
步骤2.1，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子；
步骤2.2，按照图元的生成次序(句柄值)比较相邻次序图元的复数矢量算子，获得图元对复数比例，称作“提取复数比例”，从提取复数比例中读取字符碎片，;
步骤2.3，依照图元对生成次序(句柄值)遍历步骤2.1至步骤2.2，获得字符碎片组成的样本；
步骤2.4，分析样本，确定正确的字符碎片和错误字符碎片；
步骤2.5，将正确的字符碎片还原成字符。
[0014]针对嵌入步骤，优选地，矢量图形的长度和字符序列的长度之比大于等于2。
[0015]针对嵌入步骤，优选地，前复数比例和中复数比例以及后复数比例存储为双精度浮点数。
[0016]针对嵌入步骤，优选地，版权字符或字符碎片在嵌入之前做加密处理。
[0017]针对嵌入步骤，优选地，版权字符替换前复数比例中的特定部位。
[0018]针对嵌入步骤,优选地,修改图元对时,只修改图元对中次序在先的图元。
[0019]针对嵌入步骤,优选地,修改图元对时,只修改图元对中次序在后的图元。
[0020]针对提取步骤，优选地，提取的遍历方向和嵌入的遍历方向相反。
[0021]针对提取步骤，优选地，分析样本中各个字符碎片出现的频次，用阈值过滤错误字符碎片，保留正确字符碎片。
[0022]针对提取步骤，优选地，将样本与正确的字符碎片进行比较，将比较结果一致的字符碎片作为正确字符碎片。
[0023]本发明将字符碎片嵌入到图元对的复数比例中，而不是直接嵌入到图元的数据结构中，通过修改图元对的复数比例，使修改后的图元对复数比例等于后复数比例，实现版权字符碎片的嵌入。由于图元对复数比例是矢量算子之间的比值，不随缩放、平移、旋转或者其组合的几何变换而改变；确保本发明具有能够抵抗几何攻击的有益效果。
[0024]本发明利用图元的生成次序(句柄值)作为比较步骤的依据，是具有抵抗修改、添力口、删除之类的干扰攻击的基础。在创作矢量图形的过程中，创作程序按照图元创作的时间顺序分配的句柄值具有唯一性和不可修改性，利用句柄值的生成次序作为字符碎片添加和提取的遍历参考，能保证遍历的方向性。发生干扰攻击时，破坏的是干扰点所处位置一定范围内的图元对的前后次序，不影响其它图元对的次序，使本发明具备一定的抵抗干扰攻击的有益效果。
[0025]如上所述，采用本发明的技术方案后，添加进矢量图形的字符碎片能够完全抵抗几何攻击；对干扰攻击具有鲁棒性。下面将结合附图以实施例的方式对本发明做进一步阐述。

【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1是矢量图形数据存组织构示意图；
图2是线段型图元构建复数矢量算子示意图；
图3是多段线型图元构建复数矢量算子示意图；
图4是样条曲线型图元构建复数矢量算子示意图；
图5是圆弧型图元构建复数矢量算子示意图；
图6是字符碎片嵌入到双精度浮点数据结构中的示意图；
图7是修改样条曲线图元示意图；
图8是修改弧形图元示意图；
图9是实施例一拟用矢量图形修改前后对比示意图；
图10是实施例二拟用矢量图形修改前后对比示意图。

【具体实施方式】
[0027]由于字节的长度因计算机的作业平台和硬件条件而可能不同，其长度根据具体的状况可做调整，以下举例涉及到数据长度的表述不能用于限制本发明之精神。
[0028]正如前述，矢量图形是指利用诸如点、线、曲线、多边形等基于数学表达的几何图元来表示计算机图形。其具体的数据组织结构因为不同绘图程序而异，但不脱离图1所示的组织要素。图1示意之组织结构是以dwg格式的通用存储结构为原型，下面选用此原型作为阐述之实例，不能以dwg格式限制本发明之精神，dwg格式外的其它矢量图形格式之实施例，参照本实施例即可实现。
[0029]实施例一
一、嵌入步骤1.1
本实施例中，欲嵌入版权字符的矢量图形包含N个图元，其长度即为N。以字符串“#xmhd”表示版权所有者。为了防止字符串被非法识别，对字符串“#xmhd”做加密处理，优选现有加密算法将字符串“#xmhd”作为输入，得加密字符串。本实施例中，加密字符串的长度不变，即5个字节。将加密后的字符串等分为L个连续的数位片段，即字符碎片e ,获得包含的字符序列E ,字符碎片e的位数即是其长度t。出于安全考量，字符碎片e还可作进一步的加密处理，本实施例中略去。计算矢量图形的长度N与字符序列长度L的比值，并向下取整得
LiV/￡j = G ；
本实施例中,G ? 2 ,M表示本实施例中能有效嵌入G组字符序列。
[0030]步骤1.2
悉知，矢量图形的本质是数学函数图象，不论是线段、多段线、样条曲线、圆弧等等图元，都是用必要的参数绘制而成的函数图象，所以从函数的角度看，图元类型可理解为函数类型，图元的几何特征可理解为函数参数。
[0031]如图1所示，句柄值由绘图程序根据图元生成的时间顺序给定，按时间顺序排列，具有唯一性，图元属性标记了该段数据所载图元的类型(即函数类型)，包括但不限于线段、多段线、样条曲线、圆弧、多边形、椭圆、云线等等。
[0032]如图1中，图元信息部分记载了对应图元(函数类型)的几何特征(函数参数)，针对不同的图元类型，图元信息部分记载了该类型函数所固有的必要参数，例如起点、终点、中间点、节点、圆心、起始角度、终止角度、半径、节点向量等等。
[0033]如图1中，其它信息部分记载了对应图元的线型、线宽、颜色、图层等等非矢量函数几何特征的信息。
[0034]根据本发明的之精神，应对每一图元构建复数矢量算子。现以图2至图5所示之图元阐述矢量算子的构建实例。
[0035]如图2所示，对于线段ab，取其起点a和终点b的坐标构建表征矢量‘如下，
=(文0-yj，
A是a点指向b点的向量，为了便于读图，图2特意将斗移出。
[0036]如图3所示，对于多段线cdefgh，忽略中间点仅取其起点c和终点h坐标构建表征矢量如下，
A2 = (fc-xh,3*c - Jj ，
4是从c点指向h点的向量。
[0037]如图4所示，对于样条曲线ijklmno忽略中间点仅取起点i和终点ο构建表征矢量4如下，
A3 = (X-XorVi ~ VJ，
鳥是从i点指向O点的向量。
[0038]如图5所示，对于圆弧pqr，忽略圆心仅取起始角&、终止角§2、半径R构建表征矢量A4如下，
j44 = (B cos^.^ , R sin，
&是从圆心P点指向外，且相位角为￥的向量。
[0039]对于圆，可以将其视为起始角为O,终止角为211的特殊圆弧，其表征矢量的构建参照圆弧。
[0040]如上所述，表征矢量可以用下面两个通式表达
^￡ ? ?—..%τ%ι —Τι ■.<■■..<■.■ 5 t -■
\Akl xk2f>kZ/W ，
Ak = cos —-.—,Rk sin —；..-..-.-..^ *..*****..(2) ,
公式CD适用于仅取坐标点构建表征矢量的情况，公式d)适用于提取角度和半径构建表征矢量的情况，至于利用其它几何特征(函数参数)构建表征矢量的情况在此无需枚举，本领域普通技术人员能够从上述公示中引申而得。
[0041]上述公式(D和公式(I)可以合写为
4 = (?* )?)…….…(D，
由公式(I)可作其复数形式 Cfe = % +I* Vfc *""***"?，
公式(D即是复数矢量算子。如此，有
Cjsr = rk(cmIk +I?sinIif) = rkem^ _*_.** (D ，
公式:D是复数矢量算子的欧拉形式，其中，
模长
rk = ，
相位角
= Srctan(VkZxjc)。
[0042]在此，将一对相邻次序的图元称之为“图元对”。
[0043]步骤1.3 根据本发明之精神，应当按照图元的生成次序(句柄值)比较相邻次序图元对的复数矢量算子，可以按照句柄值从小到大的顺序比较，也可以按照句柄值从大到小的顺序。其比较的方式可以采取作差、作商等运算，本实施例以复数矢量算子作商的方式为实例作说明。将相邻次序的复数矢量算子作商得
即模长比值为
相位差为
紙=4+1 一 Qk，
7,和44统称为前复数比例λ ,至于是取\或是取Alfe参与后续的运算取决于意图；例如，可按前复数比例I的特殊结果选取，即当= O时，选取Vfc作为添加字符碎片的前复数比例人，当4§&爹O时，选取作为添加字符碎片的前复数比例λ ;还比如，可按前复数比例λ的大小选取，即当Vfe ? &4时，选取Vfc作为添加字符碎片的前复数比例λ ,反之亦然。
本实施例将按照前复数比例λ的大小来选取Vfc或Δ4参与后续运算。
[0044]由于计算机资源之局限，运算结果只能以有限的位数表示，决定其精度之有限。为了尽量提高计算之精度，宜选用高精度之数据类型存储计算因子。常用的双精度浮点数是一种高精度的数据类型，如图6所示，ΙΕΕΕ-754标准定义的双精度浮点数，其高63位是符号位S，62?52位是指数位Ε，低O?51位是尾数位M。依本发明之精神，本实施例中，前复数比例、中复数比例以及后复数比例和提取复数比例都将储存为双精度浮点数据。
[0045]步骤1.4
依照本发明之精神，将字符碎片e嵌入到前复数比例I后可获得新复数比例，称之为中复数比例λ5'具体的嵌入方式有多种，包括第一种参照物来决定将字符碎片e嵌入到I尾数位M中的位置，如选取图元类型作为参照，不同的图元类型嵌入到不同的位置；包括第二种可以采用固定位置的方式将字符碎片e嵌入到λ尾数位M中。本实施例将采用第二中方式来说明实例。如图6所示，λ尾数位M中选取W位到W-1位之间的?位区间作为字符碎片嵌入区间Τ,字符碎片嵌入区间T位置的选取以不过份破坏λ的精度为宜以，即以嵌入字符碎片e后的矢量图形不过分失真导致读图误差为考量，尽可能不改变λ的原值，保证标注图元的尺寸数值不变为底线。
[0046]步骤1.5
依据本发明之精神，应当根据》￥修改图元对，使修改后的图元对复数比例即后复数比例?5等于中复数比例?严；同时本发明指出可以优选地只修改图元对中次序在先的图元，本实施例采用修改图元对中次序在先的图元方案。
[0047]如图7所示,某图元对由图元20和图元30组成,从句柄值看,假设图元20是次序在先的图元，现将某个字符碎片6嵌入图元20中。如前所述，计算图元30和图元20的复数矢量算子之比C3(3/CM ,得νΜ_2?)和AS3e2e。假设V3e_2<3 ? Δ§30-20 ,取％为前复数比例λ30_20，用字符碎片^替换λ32尾数位M中的字符嵌入区间T，得嗌。接着，保持图元20各点不变，仅修改终点ο为Ow点，将表征矢量修改为AJ0,使得AJ0和43<)满足CwZG0
—^30-20 — ^30-20 ，
完成字符碎片A的嵌入。
[0048]如图8所示,某图元对由图元40和图元50组成,从句柄值看,假设图元40是次序在先的图元，现将某个字符碎片士嵌入图元40中。如前所述，计算图元50和图元40的复数矢量算子之比C50ZC4iJ,得vse_M和ΔΙ5(>_4￡>。假设? vm-4Q ,取A§sej_4￡5为前复数比例,用字符碎片％替换尾数位M中的字符嵌入区间了，得λ|β_Μ。接着，保持圆心P、半径R、起始角不变，仅修改r点、为Tw点，将表征矢量A4tj修改为Aftj,使得必和‘满足
P /r* — ? N一 iw
lSg/L40 — aSC-40 — aSO-40 ，
完成字符碎片％的嵌入。
[0049]步骤1.6
依据发明之精神，按照前述图7和图8嵌入字符碎片的阐述，只要按句柄值的顺序遍历所有图元对，将字符碎片序列E所包含各个碎片)逐个嵌入到相应的图元中，首次嵌入完最后一个字符碎片I后，再从第一个字符碎片0!开始，接续所在句柄位置继续嵌入，如此循环，直到所有W个图元都嵌入了字符碎片e为止，完成嵌入步骤。
[0050]本实施例所述所有~个图元是为泛指，难以通过图形举例表达，为了展示嵌入前后图元之变化，现拟用图9的12个图元作数为W,并夸张嵌入前后之改变以形象示之。
[0051]图9中，D是待添加字符碎片的矢量图形,Dwr是已添加字符碎片的矢量图形，矢量图形D的所有图元都嵌入了字符碎片e ,获得包含字符碎片的矢量图形IT。标号01?12标识的图元分别是:线段01，样条曲线02，线段03，线段04，圆弧05，圆06，线段07，线段08，线段09，线段10，多段线11，多段线12。标号01?12组合成矢量图形D ,用粗实线表示；
带“W”上标的图元组合成矢量图形Dw ,用粗虚线表示。
[0052]二、提取
步骤2.1至步骤2.3
依据本发明之精神，提取字符碎片应当为每一图元构建复数矢量算子。本实施例在添加字符时采用的是只修改次序在先的图元，当下(正在操作的)图元对中次序在先的图元k即是前一步图元中对次序在后的图元，对当下图元对中次序在先的图元k嵌入字符碎片e得€【的同时即改变前一步CJC1^1中的qit，导致在提取时若按照同嵌入时相同的遍历顺序遍历，计算出的是CjJVCi^,而不是cyc^。所以，本实施例提取字符碎片的遍历顺序应当和嵌入字符的遍历次序相反(即提取的起点是嵌入的终点)，并反算出4。
[0053]以图9为例，嵌入是遍历到的最后一个图元对是图元11-图元12，由于多段线12在嵌入时处于最后遍历到的图元对中次序在后的图元，其值不受嵌入操作影响，提取遍历当从图元12和图元I开始，先计算出C12ZCJ41 = = A51v^11,获得AH11即可从其字符嵌入区间T中读出最后字符碎片。
[0054]提取遍历到第二个图元对时，应先由Ct1 X算SC1115首先，抹去^^—。中的字符嵌入区间T,得到抹去字符碎片的新复数比例称之为“反算复数比例”;其次，修改多段线U1"，其被修改的函数参数(本实施例是终点)和嵌入修改函数参数相同，修改后反算出多段线11气并且令多段线if满足
C12ZCjd1 二，
反算结束。
[0055]由于是AH11中抹去字符嵌入区间T而获得,Afp11半A51v^11,其必然的结果是多段线Ilrf与多段线11不重合，即成.C11。其误差Ad11 = C^1 — C11称之为“自然失真”，
自然失真不可避免但却可控。字符If片e的长度?越小，涂抹后自然失真Ad就越小，字符嵌入区间T所处在的位置越低(越靠近最低位)，涂抹后对原值的影响就越小；所以，控制字符碎片e分割的细化程度和字符嵌入区间T的位置，能控制自然失真Ad的大小。
[0056]算得后，将图元视作图元11，计算CfJCT0 =入》-10。由于M11甚小，即 λ》-10?-10 ’
即使
但是不意味着它们的字符嵌入区间T不相等。针对具体的字符嵌入区间T的位置和字符碎片分割的细化程度，^id11在一个容许的范围内时，Autf-1e的字符嵌入区间T是可信的，读出即完成对本图元对的字符碎片em-1的提取。
[0057]自提取遍历到第三个图元对开始后，参照提取遍历到第二个图元对的操作。假设当下遍历到第η个图元和第η—I个图元组成的图元对，上一提取图元对由第η+I图元和第；?图元组成，在上一提取操作中已经计算出巧,对于当下提取操作，仅需涂抹去的字符碎片嵌入区间了，即获得当下的反算复数比例<n+1yi_(n)。修改当下图元η，得修改后的图元nd ,并令图元nd和图元(n 4 I)d满足
再将图元沪视作图元η，计算入(n)rf-(n-l) -，
中读取字符碎片^。
[0058]如前所述，提取遍历到每一图元对时都会受上一图元对Ad的影响，随着提取遍历的进行，每一图元对产生的Ad都会向下传导，使Δ?不断放大。当Ad被放大到一定程度时，至此以后将影响到;^1?5的字符嵌入区间了的可信度，将字符嵌入区间T第一次不可信时所处的遍历定义为“失信遍历(V)”，由第一次提取遍历到失信遍历之前(包括端点)的所有遍历数目称之为“可信遍历数目(NV)”。
[0059]本实施例矢量图形泛指N个图元，合计完成N-1次嵌入，嵌入至少G个完整的字符序列E (G是向下取整而得)，为了保证?的字符嵌入区间T总是可信，字符序列￡之长度L和可信遍历数目(NV)之间必须满足
L< (Ν￥),
每完成一次L个提取，下一个提取的即是完整字符序列E的最末尾字符碎片。由于％在一组嵌入中处于最末尾，提取到h时无需反算可直接提取，提取方式参见前述最后一个字符碎片提取。提取到字符碎片Gp1直至到字符碎片01;都必须采用反算提取，其提取方式参见前述。
[0060]本实施例矢量图形泛指N个图元，第G组的最末尾字符碎片I到整个嵌入步骤的最后一个字符碎片eM之间的图元个数介于:1)丨个之间，难以确定从提取遍历起点开始，要提取几次才提取到第G组的最末尾字符碎片％,所以应做L次完整的提取遍历；每一次遍历相比于上一次遍历，从遍历起点到假定的第G组最末尾字符碎片之间等差一次提取；以保证在L个完整的提取遍历中，必有一个遍历对第G组的最末尾字符碎片e￡.的确定是正确的，把该遍历称之为“提取正遍历”。理论上说，提取正遍能得到数目最多的正确字符碎片；Ad在一定范围内，其它提取遍历得到的正确字符碎片数不一定少于提取正遍历所的到的正确字符碎片数。L次遍历获得的字符碎片的总数构成样本。
[0061]步骤2.4
分析样本，将各个字符碎片和正确的字符序列比较，能在字符序列中匹配到，即是正确的字符碎片，予以保留；不能匹配到的不予保留。统计保留到的字符碎片频次，若有字符碎片的频次为零，说明遭受的干扰攻击过重，提取失败，若所有字符碎片的频次都不为零，可以正确还原出版权字符。
[0062]步骤2.5
将各个字符碎片串好，通过解密处理，还原出版权字符“#xmhd”。
[0063]实施例二
一、嵌入
本实施例相比于实施例一，步骤1.1?步骤1.4相同；从步骤1.5开始，不同的是，实施例一是修改图元对中次序在先的图元，本实施例则是修改图元对中，次序在后的图元，并由此之不同，本实施例的提取步骤而有不同。本实施例嵌入遍历时，亦按照字符序列E逐个嵌入，嵌入完一组字符数列E后继续嵌入遍历点继续嵌入新一组字符序列E ,同实施例一，本实施例嵌入完成后，整个矢量图形中包含G个完整的字符序列E。
[0064]本实施拟用图10的12个图元以夸张之，示意图元在嵌入前后之改变。本实施例修改的是图元对中次序在后的图元，相比于实施例一的图9，本实施例少了 O ?ιν ,多了Owr ;
二、提取
因为本实施例选择了修改图元对中次序在后的图元，与实施例一相比，本实施例完成嵌入后，直接计算图元对的复数比例即可提取字符碎片，无需反算提取，提取遍历之顺序和嵌入遍历顺序相同(提取遍历的起点即是嵌入遍历的起点)，并且不必要做L次遍历。
[0065]获得本实施的样本后，一般仅需要统计各个字符碎片出现的频次，用阈值过滤掉错误的字符碎片，保留正确的字符碎片并组串。若嵌入时做了了加密处理，解密后即还原出版权字符“#xmhd”，若未做加密处理即直接获得版权字符“#xmhd” ；
实施例三
本实施例不在于例举嵌入和提取，本实施例主要阐述本发明如何能够抵抗几何攻击，对干扰攻击为何具有鲁棒性；
一、几何攻击的抵抗
几何攻击是指对整个矢量图形做全局性的缩放、旋转、平移或者上述组合操作，以修改图元函数参数后而意图破坏嵌入到函数参数中的字符碎片；由于全局性的缩放、旋转、平移或者其组合操作后，图元函数参数虽然改变，但是图形整体不变，对阅读不造成影响，故该方法是攻击者之首选；
本发明构建复数矢量算子，计算图元对之复数比例，并将字符碎片嵌入到后复数比例中，只要各个图元的表征矢量的模长和相位角不变，其后复数比例中的字符碎片不变。缩放、旋转、平移或者其组合之操作，皆属于线性变换，变换前后同一图元对的复数比例不变，即变换前后后复数比例不变，字符碎片不受变换之影响，能够完全抵抗几何攻击；
前述实施例一和实施例二作为阐述本发明之例举，都能完全抵抗几何攻击；
二、干扰攻击的鲁棒性
干扰攻击是指对添加、删除或修改图元，及其组合操作；以破坏图元的方式，将基于图元的计算切断，而造成提取混乱，干扰提取结果。实施干扰攻击者，还会考量干扰对原图之破环性，例如添加图元，应考虑到添加进的图元是否会影响阅读，若影响阅读导致图形之价值难以体现，其攻击之意义亦荡然无存。同样，修改或删除图元亦应考量攻击结果是否会造成图形之变换而偏离原有设计意图，若造成原有设计意图之丢失，不仅丧失攻击之意义，更可能引进设计变动所导致的恶果。由此可见，干扰攻击强度过大即使造成字符碎片无法提取，也往往因为攻击本身而造成图形价值无存，当图形价值无存甚至是引入用途风险后，对图形的所有者而言，其版权保护亦失去意义。所以说，有意义的干扰攻击才是本发明鲁棒性的意义所在，而那些无意的干扰攻击，本发明即使对其攻击不具备鲁棒性，亦不意味着版权之保护将受攻击影响。
[0066]假设对实施例一实施添加攻击。由于添加进的图兀晚于实施例一图兀而生成，其句柄值排在实施例一图元之后。实施例一在提取时做I次完整的提取遍历，不论添加攻击添加了多少个图元，在L次完整的提取遍历中，提取正遍历必然存在，至于提取正遍历是L次完整提取遍历中的哪一个，和添加的图元数目有关。依据实施例一之样本分析方法，必能正确还原出版权字符“#xmhd”，添加攻击本完全抵挡。
[0067]假设对实施例一实施修改攻击。由于具有至少G组完整的字符数列，每一完整的字符序列在提取％时不依赖前一字符序列6:的反算，而具有组间独立性。修改攻击仅仅会导致修改图元所在点的那组中在后的图元失去反算基础，制造错误的字符碎片，修改图元所在组之外的图元则不受影响。G组中只要有一组不受遭受修改攻击，在L次遍历中，必有一次提取正遍历，依据实施例一之样本分析方法，必能正确还原出版权字符“#xmhd”。若修改攻击实施范围广，或者说G不够大，将不能抵抗修改攻击，故在一定条件下实施例一能抵抗修改攻击，即对修改攻击具有鲁棒性。
[0068]假设对实施例一实施删除攻击。同删除攻击一样，删除攻击仅仅会导致删除图元所在点的那组中在后的图元失去反算基础，制造错误的字符碎片，删除图元所在组之外的图元则不受影响。G组中只要有一组不受遭受删除攻击，在L次遍历中，必有一次提取正遍历，依据实施例一之样本分析方法，必能正确还原出版权字符“#xmhd”。若删除攻击实施范围广，或者说G不够大，将不能抵抗删除攻击，故在一定条件下实施例一能抵抗删除攻击，即对删除攻击具有鲁棒性。
[0069]假设对实施例二实施添加攻击。由于实施例二在提取过程中不需要经过反算即可直接计算图元对复数比例而获得字符碎片，又由于添加攻击的图元按句柄将排列在后，添加U个图元只制造出U-1个错误的字符碎片。依据实施例二之样本分析方法，只要阈值大于U — I,添加攻击制造出的错误子符碎片将被完成过滤，添加攻击可以被完全抵抗，必能正确还原出版权字符“#xmhd”。当添加攻击过于剧烈时，即添加进的图元数目甚至超出原矢量图形的长度N,用实施例二的样本分析方法将失效；此时，改用实施例一样本分析中的匹配方法，还能正确还原出版权字符“#xmhd”，添加攻击被完全抵抗。
[0070]假设对实施例二实施修改攻击。由于实施例二在提取过程中不需要经过反算即可直接计算图元对复数比例而获得字符碎片，修改攻击仅仅会造成修改点所在图元对出现错误的字符碎片，至于修改点之外不受影响。由于修改攻击是以减少正确字符碎片数目而造成错误字符碎片数目的增加，当修改攻击过于剧烈时，正确的字符碎片的频次可能达不到阈值的保留条件，导致还原版权字符“#xmhd”失败。假设修改攻击改变了实施例二每一组字符序列E的第一个图元对，将导致失去提取运算之基础；但是，G组中只要有一组不受遭受修改攻击，依据实施例一之样本分析方法，必能匹配出正确的字符碎片，成功还原版权字符“#xmhd”。实施例二只能在一定条件下抵抗修改攻击，对修改攻击具有鲁棒性。
[0071]假设对实施例二实施删除攻击。删除攻击仅仅会造成删除点所在图元对出现错误的字符碎片，至于删除点之外不受影响。由于删除攻击是以减少正确字符碎片数目而造成错误字符碎片数目的增加，当删除攻击过于剧烈时，正确的字符碎片的频次可能达不到阈值的保留条件，导致还原版权字符“#xmhd”失败。假设删除攻击改变了实施例二每一组字符序列E的第一个图元对，将导致失去提取运算之基础；但是，G组中只要有一组不受遭受删除攻击，依据实施例一之样本分析方法，必能匹配出正确的字符碎片，成功还原版权字符“#xmhd”。实施例二只能在一定条件下抵抗删除攻击，对删除攻击具有鲁棒性。
[0072]假设对实施添加、修改、删除的组合攻击，如前所述，实施例一和实施例二对单独的干扰攻击都具有鲁棒性，对组合攻击而言，只要G组中有一组不遭受攻击，样本分析时必能匹配出完整的字符序列，对组合攻击固有鲁棒性。
[0073]通过上述实施例之阐述，本发明已经清楚，公开充分翔实，本领域普通技术人员实施本发明即得到本发明之又有效果。任何本领域的普通技术人员，对本发明作出的显而易见的修改都应当视作不脱离本发明之范畴，本发明的保护范围以权利要求书为准。
【权利要求】
1.矢量图形版权字符的嵌入和提取方法，其特征在于包括以嵌入步骤和提取步骤，嵌入步骤包括: 步骤1.1，构造版权字符序列，将表示版权信息的字符对象分割为连续的片段，称为“字符碎片”，字符碎片的个数即是字符序列的长度，欲嵌入矢量图形内包含的图元个数即是该矢量图形的长度，字符碎片的长度短于矢量图形的长度； 步骤1.2，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子； 步骤1.3，按照图元的生成次序(句柄值)比较相邻次序图元对的复数矢量算子，获得图元对复数比例，本步骤比较结果称为“前复数比例”； 步骤1.4，用字符碎片替换步骤1.3的前复数比例中的一部分，获得嵌入字符碎片的新复数比例，称为“中复数比例”； 步骤1.5，根据步骤1.4获得的中复数比例修改图元对，修改后该图元对的复数比例称为“后复数比例”，修改结果应使后复数比例等于中复数比例； 步骤1.6，依照图元的生成次序(句柄值)遍历步骤1.1至步骤1.5，将字符碎片逐个嵌入到遍历到的图元对中； 提取步骤包括以下步骤: 步骤2.1，为矢量图形包含的图元构建复数矢量算子； 步骤2.2，按照图元的生成次序(句柄值)比较相邻次序图元的复数矢量算子，获得图元对复数比例，称作“提取复数比例”，从提取复数比例中读取字符碎片，； 步骤2.3，依照图元对生成次序(句柄值)遍历步骤2.1至步骤2.2，获得字符碎片组成的样本； 步骤2.4，分析样本，确定正确的字符碎片和错误字符碎片； 步骤2.5，将正确的字符碎片还原成字符。
2.权利要求1的方法，其特征在于嵌入步骤中版权字符或字符碎片在嵌入之前做加密处理。
3.权利要求1的方法，其特征在于嵌入步骤中版权字符替换前复数比例中的特定部位。
4.权利要求1的方法，其特征在于嵌入步骤中修改图元对时，只修改图元对中次序在先的图元。
5.权利要求1的方法，其特征在于嵌入步骤中修改图元对时，只修改图元对中次序在后的图兀。
6.权利要求1至5任一项的方法，其特征在于嵌入步骤中矢量图形的长度和字符序列的长度之比大于等于2。
7.权利要求6的方法，其特征在于嵌入步骤中前复数比例和中复数比例以及后复数比例存储为双精度浮点数。
8.权利要求1的方法，其特征在于提取步骤中提取的遍历方向和嵌入的遍历方向相反。
9.权利要求1或8的方法，其特征在于提取步骤中分析样本中各个字符碎片出现的频次，用阈值过滤错误字符碎片，保留正确字符碎片。
10.权利要求1或8的方法，其特征在于提取步骤中将样本与正确的字符碎片进行比 较，将比较结果一致的字符碎片作为正确字符碎片。
【文档编号】G06T1/00GK104166956SQ201410258892
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】杜伟军 申请人:厦门合道工程设计集团有限公司