专利名称：基于虚拟圆的矢量地图水印嵌入方法及检测方法
技术领域：
本发明属于地理信息系统中矢量地图数据版权保护领域，具体涉及一种针对基于整体矢量地图数据的鲁棒性水印嵌入方法及检测方法。
背景技术：
随着计算机技术和互联网的发展与普及，以及多媒体数据存储和传输技术的进步，数字产品的传输和共享变得非常容易，也得数字产品的非法复制变得非常容易，随之带来了一系列有关版权的问题。为了保护版权所有者的利益，迫切需要找到一种有效的方法来保护数字产品的知识产权。
矢量地图数据水印算法不同于传统的基于图像水印算法，这主要是由于地图数据不具有图像数据应用的普遍性等原因，同时还在于矢量地图数据在数据结构、存储形式、表现方式、应用环境、使用要求以及可能的攻击行为等方面与图像等多媒体数据都不一样，一般的水印算法还很难直接应用在矢量地图数据上。由此可见，数据水印技术在矢量地图数据上的应用具有更加潜在的用途。由于地理空间数据是描述关于人类赖以生存的地球的重要信息，是国家基础性、公益性设施，是国家基础设施建设和地球科学研究的支撑性成果，是国家经济、国防建设中不可缺少的资源，对社会持续发展起着重要作用，因此，对于矢量地图数据的水印技术也具有非常好的使用前景。
发明内容
为了克服现有的矢量地图数据的容易被非法拷贝、被逆向破解和原始数据无损恢复的不足，本发明提供一种能以有效解决矢量地图数据被非法拷贝、被逆向破解和原始数据无损恢复问题的基于虚拟圆的矢量地图水印嵌入方法及提取方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于虚拟圆的矢量地图水印嵌入方法，所述矢量地图水印嵌入方法包括以下步骤(I)、设计一个具有标识意义的虚拟圆形标识；(I. I)、确定虚拟圆的基准半径，标识特征为虚拟圆的半径Y ；( I. 2)、定义一组水印信息嵌入同心圆组半径Yn,OS Yn ；(I. 3)、定义虚拟圆的圆心坐标(X，Y)；(I. 4)、针对圆心坐标(X，Y)、同心圆组半径Yn这一系列变量,设计具有标识意义的特定虚拟圆组，此虚拟圆组中包含有水印信息；(I. 5)、所述水印虚拟圆组允许覆盖矢量数字地图全图；(2)、特征点的嵌入过程，具体如下(2. I)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列中的线段相切，那么切点就作为特征点加入矢量地图坐标序列中；(2. 2)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列的线段相交，且有两个交点时，我们只选取第一个交点，并按正常相交进行特征点的移位处理；(2. 3)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列正常相交，且交点与线段的端点重合时，那么就不需要做任何的处理，直接使用端点；(2. 4)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列正常相交，但交点与端点之间距离小于一个限定的误差值d时，那么就删除原来最近的端点，以新的交点代替端点；(2. 5)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列中的线段(X1, Y1) — (X21Y2)正常相交，且只有一个交点时，作为特征点插入，还需要消除三点共线因素，采用交点沿着圆弧左右移动一个限定的误差值d ;那么这两个点中，如何选择那一个点插入坐标串。(3)、虚拟圆矢量地图水印嵌入过程，对矢量地图数据中具有2个顶点以上的坐标序列与一组虚拟同心圆中的每一个虚拟圆检测是否有交点，如果存在交点，把相关交点插入到坐标序列中，具体如下 (3. I)、读取矢量地图坐标序列数据；(3. 2)、确定虚拟圆组的同心圆圆心坐标(X，Y)；(3. 3)、确定虚拟圆组的同心圆的基准半径Y ；(3. 4)、对坐标序列数据中的相邻两点，判断虚拟圆组中的虚拟圆(X-Xtl)2+(Y-Ytl) 2=r2 与线段(X1, Y1)- (X2，Y2)之间是否有交点；(3. 5)、则设交点为(X，Y)，那么其一定是(X1, Y1)- (X2，Y2)线段上的一点，其(X，Y)坐标可以由(X1, Y1)- (X2，Y2)两点决定
权利要求
1.一种基于虚拟圆的矢量地图水印嵌入方法，其特征在于所述矢量地图水印嵌入方法包括以下步骤 (1)、设计一个具有标识意义的虚拟圆形标识； (I. I)、确定虚拟圆的基准半径，标识特征为虚拟圆的半径Y ; (I. 2)、定义一组水印信息嵌入同心圆组半径Yn, OS Yn ； (I. 3)、定义虚拟圆的圆心坐标(X，Y)； (I. 4)、针对圆心坐标(X，Y)、同心圆组半径Yn这一系列变量，设计具有标识意义的特定虚拟圆组，此虚拟圆组中包含有水印信息； (I. 5)、所述水印虚拟圆组允许覆盖矢量数字地图全图； (2)、特征点的嵌入过程，具体如下 (2. I)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列中的线段相切，那么切点就作为特征点加入矢量地图坐标序列中； (2. 2)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列的线段相交，且有两个交点时，我们只选取第一个交点，并按正常相交进行特征点的移位处理； (2. 3)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列正常相交，且交点与线段的端点重合时，那么就不需要做任何的处理，直接使用端点； (2. 4)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列正常相交，但交点与端点之间距离小于一个限定的误差值d时，那么就删除原来最近的端点，以新的交点代替端点； (2. 5)、当虚拟圆与矢量地图坐标序列中的线段(X1, Y1) - (X2, Y2)正常相交，且只有一个交点时，作为特征点插入，还需要消除三点共线因素，采用交点沿着圆弧左右移动一个限定的误差值d ;那么这两个点中，如何选择那一个点插入坐标串； (3)、虚拟圆矢量地图水印嵌入过程，对矢量地图数据中具有2个顶点以上的坐标序列与一组虚拟网格中的每一条虚拟网格线检测是否有交点，如果存在交点，把相关交点插入到坐标序列中，具体如下 (3. I)、读取矢量地图坐标序列数据； (3. 2)、确定虚拟圆组的同心圆圆心坐标(X，Y)； (3. 3)、确定虚拟圆组的同心圆的基准半径Y ； (3. 4)、对坐标序列数据中的相邻两点，判断虚拟圆组中的虚拟圆(X-Xtl)W(Y-Ytl)2=r2与线段(X1, Y1)- (X2，Y2)之间是否有交点； (3. 5)、则设交点为(X，Y)，那么其一定是(X1J1)- 2，1)线段上的一点，其《，￥)坐标可以由(X1J1)- (X2，Y2)两点决定(X _ Y —瓦 ⑶ \ 2 + — 把公式(2)确定的交点(X，Y)代入已知的虚拟圆方程(X-Xtl) W(Y-Ytl)2=r2求得y —元二次方程； 根据U的一元二次方程中的求根判别式A，当A =O时，线段与虚拟圆相切，当A >0时，线段与虚拟圆相交，且有两个交点；当A <0时，线段与圆没有交变，再求得y —元二次方程解代入(2)式，即可求得交点(X，Y)坐标的坐标值； (3. 6)、最后根据虚拟圆水印算法设计思想中的特征点嵌入策略，把特征点插入到坐标序列中的(X1, Y1)与(X2，Y2)之间，得到特征点分布整体的矢量地图数据。
2.一种基于虚拟圆的矢量地图水印检测方法，其特征在于所述检测方法步骤如下 (4. I)、读取矢量地图坐标序列数据； (4. 2)、输入具有密钥的虚拟圆定位坐标与虚拟圆基准半径； (4. 3)、根据虚拟圆定位坐标与基准半径，对坐标序列数据中的相邻两点，判断虚拟圆组中的虚拟圆(X-Xtl)2+(Y-Ytl) 2=r2与线段(X1, Y1) - (X2, Y2)之间是否有交点； (4. 4)、设交点为(X，Y)，那么其一定是(X1, Y1)- (X21Y2)线段上的一点，其(X，Y)坐标可以由(X1, Y1)- (X2，Y2)两点决定
全文摘要
一种基于虚拟圆的矢量地图水印嵌入方法，包括以下步骤(1)、设计一个具有标识意义的虚拟圆形标识；(2)、特征点的嵌入方法；(3)、虚拟圆矢量地图水印嵌入过程，对矢量地图数据中具有2个顶点以上的坐标序列与一组虚拟同心圆中的每一个虚拟圆检测是否有交点，如果存在交点，那么就根据算法思想的特征点嵌入策略，把相关交点插入到坐标序列中。以及提供一种于虚拟圆的矢量地图水印检测方法。本发明能以有效解决矢量地图数据被非法拷贝、被逆向破解和原始数据无损恢复问题。
文档编号G06T1/00GK102968757SQ20121036755
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者朱文忠, 李岩, 叶露涵, 朱龙泽 申请人:浙江工业大学