CN103377320B - 一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，该方法基于矢量地理数据在平移、旋转几何变换中的特征，根据不变量距离构造数据点间的距离函数，利用距离函数值的特征映射生成水印信息，通过对距离函数值的分类分级，自适应地确定水印嵌入位置，控制水印引起的数据误差，并采用量化方法，根据水印信息将距离值量化到相应的区间中，然后对相应的数据点坐标进行修改完成水印嵌入。该方法充分利用了矢量地理数据平移、选择几何变换中的不变量距离，解决了在平移、选择变换作为合法失真情况下的矢量地理数据选择性认证，实现对平移、选择变换之外的数据篡改的检测和定位。

Description

一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法

技术领域

本发明属于地理信息完整性认证的技术领域，特别涉及一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法。

背景技术

矢量地理数据是国家基础地理数据的重要组成部分，是国家基础设施建设和地球科学研究的支撑性成果，在国家经济、国防建设中占有十分重要的地位，保护矢量地理数据的安全具有重要意义。数字水印作为保护数字产品版权的前沿技术，在矢量地理数据版权保护方面得到了广泛的重视和研究。

数字水印包括鲁棒水印和脆弱水印，鲁棒水印主要用于数据的版权保护，脆弱数字水印主要用于数据的真伪辨别和完整性鉴定，又称为认证（杨义先，钮心忻．数字水印理论与技术[M]．北京：高等教育出版社，2006，20）。随着矢量地理数据应用的深入，尤其是网络化应用的普及，矢量地理数据认证方面的要求也日趋增多。如何保障矢量地理数据传输过程的安全？如何在矢量地理数据遭到破坏后能够及时发现并有效检测破坏信息？这些都是数据认证需要研究的问题。认证分为精确认证和选择性认证，精确认证就是数据只要有改变就认为数据被篡改，选择性认证是对数据一些改变可以接受，不可接受的改变则认为是篡改。

精确认证适用于很多场合，但是对于输入计算机中的矢量地理数据，有时因为比例尺不符，或为了实现数据的合成与排版，特别是矢量地理数据拼接时的接边处理，需要对这些数据进行几何变换(线性变换)，以便满足矢量地理数据使用或地理信息系统应用的要求。矢量地理数据的几何变换主要包括平移、旋转、缩放变换。由于缩放变换对数据精度改变很大，而且对矢量地理数据而言实际意义不大，因此，在矢量地理数据需要进行几何变换的应用中，对数据进行平移、旋转几何变换是允许的，这种情况下就需要选择性认证。

半脆弱水印是指不受合法失真影响却会被不合法失真破坏的水印，它提供了一种实现选择性认证的方法。对于矢量数据，特别是矢量地理数据的脆弱水印研究还很少。Han-lingZhang等（Han-lingZhang,Ming-mingGao.ASemi-fragileDigitalWatermarkingAlgorithmfor2DVectorGraphicsTamperLocalization[C].MultimediaInformationNetworkingandSecurity,2009.MINES'09.2009:549–552）对矢量图形数据的半脆弱水印进行研究，虽然可以对平移、旋转、缩放几何变换实现一定的抵抗能力，但是对数据的篡改只能定位到数据块上。矢量地理数据与图像数据不同，图像数据很多情况下都是一些像素点组成数据块才能表达一个信息，所以针对数据块的认证在图像认证中比较实用，但是矢量地理数据是由数据点组成的，每一个数据点都具有独立的地理信息，因此需要研究针对矢量地理数据点的半脆弱水印算法。

发明内容

本发明的目的在于：目前矢量地理数据选择性认证缺乏有效的方法，尤其在针对平移、旋转这一类矢量地理数据常用的几何变换方面，一些针对二维图形的半脆弱水印算法也只是能具有一定的抵抗能力，而且只能将篡改定位到矢量地理数据块上，针对这一问题，提出一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，在控制水印嵌入不影响数据精度的同时，使得水印能够不受矢量地理数据平移、旋转几何变换的影响，实现对其它篡改的检测，并能够将篡改定位到矢量地理数据的数据点上。

为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：

一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）水印嵌入位置选择

步骤一：数据的读取和处理，读取待嵌入水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对前后两个数据点和，，为矢量地理数据中数据点的个数，根据距离函数计算它们之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置。

（2）水印信息生成

步骤一：提取函数在嵌入位置之前的数值记为；

步骤二：设水印信息范围为，其中为任意设定的整数，使用阶模2本原多项式生成随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于取模，生成水印信息；

步骤三：针对生成的水印信息，根据转化为{0,1}格式的最终水印信息。

（3）水印信息嵌入

步骤一：设置量化步长为，将水印嵌入位置上拥有的数值区间根据划分量化区间，基于水印信息{0,1}对量化区间进行调制；

步骤二：设水印嵌入位置上的数值为，如果所对应的水印信息为0，则根据规则进行水印嵌入；

步骤三：如果所对应的水印信息为1，则根据规则进行水印嵌入；

步骤四：用修改后的与嵌入位之外的数值结合得到嵌入水印后的。然后根据的值修改数据点坐标的值，最终实现水印的嵌入；

步骤五：保存嵌入水印信息后的矢量地理数据。

（4）水印信息检测

步骤一：数据的读取和处理，读取含水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对前后两个数据点和，，为矢量地理数据中数据点的个数，根据距离函数计算它们之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置；

步骤四：提取函数在嵌入位置之前的数值记为；

步骤五：设水印信息范围为，使用阶模2本原多项式生成随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于取模，生成水印信息；

步骤六：针对生成的水印信息，根据转化为{0,1}格式的最终水印信息；

步骤七：设水印嵌入位置上的数值为，根据量化步长和规则，提取出水印信息；

步骤八：将与进行比较，根据比较结果是否相同确定的值是否更改，从而确定数据点是否更改，完成针对矢量地理数据的篡改定位。

附图说明

图1为本发明方法的水印嵌入和提取的流程图。

图2为本发明方法实施例测试的等高线层矢量地理数据图。

图3为图2嵌入水印后被随机增加10%点后的脆弱水印检测结果局部放大图。

图4为图2嵌入水印后被随机删除20%点后的脆弱水印检测结果局部放大图。

图5为图2嵌入水印后被裁剪后的脆弱水印检测结果局部放大图。

图6为图2嵌入水印后被平移后的脆弱水印检测结果局部放大图。

图7为图2嵌入水印后被旋转后的脆弱水印检测结果局部放大图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

实施例一

本实施例中选择等高线层矢量地理数据为实验数据，针对数据的读取、水印信息生成、水印嵌入、含水印数据保存、水印检测、检测结果输出的整个过程，给出本发明的一个实施例，进一步详细说明本发明。

如图2至图7所示，本实施例选择以一幅1:25万等高线层矢量地理数据作为实验数据(92320个坐标点)。针对此幅数据，最大坐标差M设为14400，量化步长N设为3。

1.本发明的水印嵌入位置选择：

步骤一：数据的读取和处理，读取待嵌入水印信息的矢量地理数据；

步骤二：根据距离函数计算前后两个数据点之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置；

2.本发明的水印信息生成：

步骤一：提取函数在嵌入位置之前的数值记为；

步骤二：设水印信息范围为，使用阶模2本原多项式生成随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于取模，生成水印信息；

步骤三：针对生成的水印信息，根据转化为{0,1}格式的最终水印信息。

3.本发明的水印信息嵌入：

步骤一：设置量化步长为3，将水印嵌入位置上拥有的数值区间根据划分量化区间，基于水印信息{0,1}对量化区间进行调制。

步骤二：设水印嵌入位置上的数值为，如果所对应的水印信息为0，则根据规则进行水印嵌入；

步骤三：如果所对应的水印信息为1，则根据规则进行水印嵌入；

步骤四：用修改后的与嵌入位之外的数值结合得到嵌入水印后的。然后根据的值修改数据点坐标的值，最终实现水印的嵌入；

步骤五：保存嵌入水印信息后的矢量地理数据。

4.本发明的水印信息检测：

步骤一：数据的读取和处理，读取含水印信息的矢量地理数据；

步骤二：根据距离函数计算前后两个数据点之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置；

步骤四：提取函数在嵌入位置之前的数值记为；

步骤五：设水印信息范围为，使用阶模2本原多项式生成随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于取模，生成水印信息；

步骤六：针对生成的水印信息，根据转化为{0,1}格式的最终水印信息；

步骤七：设水印嵌入位置上的数值为，根据量化步长和规则，提取出水印信息；

步骤八：将与进行比较，根据比较结果是否相同确定的值是否更改，从而确定数据点是否更改，完成针对矢量地理数据的篡改定位。

5.本方法的特点与技术优势：

（1）本方法中最为关键的是水印的嵌入位置确定，通过矢量地理数据平移、选择几何变换中的不变量距离构造距离函数，将数据点之间的距离函数值分类分级从而自适应地确定水印嵌入的位置，控制水印引起的数据误差，根据水印信息将距离值量化到相应的区间中，进而修改数据点坐标进行水印嵌入。

（2）由于将同一水印信息同时嵌入到了多个数据的精度位，因而，该方法可以很好的检测裁剪、旋转、缩放、平移等几何攻击。

6.本发明的测试与分析：

本发明所提出的方法是专门针对矢量地理数据的水印方法，采用该方法可以有效地保护原始矢量地理数据的版权。

（1）随机增点攻击

增点攻击是矢量地理数据应用中常见的一种攻击方式，增点后的数据中不仅有含水印数据，还包含大量不含水印数据，可能导致无法检测到有效水印信息。本方法利用脆弱水印可以有效检测出数据点的篡改。实验结果表明，随机增加10%数据点可以被有效检测出，如图3所示，红色部分为数据篡改的位置。

（2）随机删点攻击

删点攻击也是矢量地理数据应用中常见的一种攻击方式，删点可能会破坏嵌入的水印信息，原先含水印数据也可能离散分布，导致无法检测到有效水印信息。本方法可以有效检测出数据点的篡改。实验结果表明，随机删除20%数据点可以被有效检测出，如图3所示，可以看出图形出现错乱。

（3）裁剪攻击

裁剪攻击是矢量地理数据水印方法中遭受的较为严厉的攻击方式，裁剪后数据的大小和相对位置都发生了改变，此时的水印信息并未消失，但是破坏了水印信息与嵌入位置的同步关系，从而导致无法正确检测水印信息。本方法采用数据和水印之间的映射关系，从而可以有效解决水印信息不同步的问题。实验结果表明，将含水印数据进行任意位置的裁剪，如图5所示，裁剪的边缘可以检测到篡改。

（4）平移攻击

平移操作是将矢量地理数据中的点、线、面沿直线方向从一个位置移动到另一个位置中，由于平移只是空间位置的改变，并未影响数据值。在一定意义上来说，平移操作相当于是裁剪攻击，所以采用本方法可以有效检测平移攻击。对含水印矢量地理数据向左平移50单位再向下平移25单位，检测结果如图6所示，数据没有篡改，实现选择性认证。

（5）旋转攻击

旋转在矢量地理数据攻击中也是常见的一种攻击方式，一般除了90°倍数的旋转角度外，数据的大小都会增大，但是数据精度不变。本方法在数据点精度位上进行水印嵌入，可以有效检测旋转攻击。实验结果表明，本方法可以有效检测旋转攻击，如图7所示，对含水印数据旋转13°后进行脆弱水印提取，数据没有被篡改。

实施例二

如图1所示，本发明的目的在于：目前矢量地理数据选择性认证缺乏有效的方法，尤其在针对平移、旋转这一类矢量地理数据常用的几何变换方面，一些针对二维图形的半脆弱水印算法也只是能具有一定的抵抗能力，而且只能将篡改定位到矢量地理数据块上，针对这一问题，提出一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，在控制水印嵌入不影响数据精度的同时，使得水印能够不受矢量地理数据平移、旋转几何变换的影响，实现对其它篡改的检测，并能够将篡改定位到矢量地理数据的数据点上。

为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：

一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）水印嵌入位置选择

步骤一：数据的读取和处理，读取待嵌入水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对前后两个数据点和，，为矢量地理数据中数据点的个数，根据距离函数计算它们之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置。

（2）水印信息生成

步骤一：提取函数在嵌入位置之前的数值记为；

步骤二：设水印信息范围为，其中为任意设定的整数，使用阶模2本原多项式生成随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于取模，生成水印信息；

步骤三：针对生成的水印信息，根据转化为{0,1}格式的最终水印信息。

（3）水印信息嵌入

步骤一：设置量化步长为，将水印嵌入位置上拥有的数值区间根据划分量化区间，基于水印信息{0,1}对量化区间进行调制；

步骤二：设水印嵌入位置上的数值为，如果所对应的水印信息为0，则根据规则进行水印嵌入；

步骤三：如果所对应的水印信息为1，则根据规则进行水印嵌入；

步骤四：用修改后的与嵌入位之外的数值结合得到嵌入水印后的。然后根据的值修改数据点坐标的值，最终实现水印的嵌入；

步骤五：保存嵌入水印信息后的矢量地理数据。

（4）水印信息检测

步骤一：数据的读取和处理，读取含水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对前后两个数据点和，，为矢量地理数据中数据点的个数，根据距离函数计算它们之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置；

步骤四：提取函数在嵌入位置之前的数值记为；

步骤五：设水印信息范围为，使用阶模2本原多项式生成随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于取模，生成水印信息；

步骤六：针对生成的水印信息，根据转化为{0,1}格式的最终水印信息；

步骤七：设水印嵌入位置上的数值为，根据量化步长和规则，提取出水印信息；

步骤八：将与进行比较，根据比较结果是否相同确定的值是否更改，从而确定数据点是否更改，完成针对矢量地理数据的篡改定位。

Claims (5)

1.一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，其特征在于：通过矢量地理数据平移、选择几何变换中的不变量距离构造距离函数，将数据点之间的距离函数值分类分级从而自适应地确定水印嵌入的位置，控制水印引起的数据误差，根据水印信息将距离值量化到相应的区间中，进而修改数据点坐标进行水印嵌入，所述方法包括如下步骤：

(1)、水印嵌入位置选择；

步骤一：数据的读取和处理，读取待嵌入水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对前后两个数据点(x_i,y_i)和(x_i+1,y_i+1)，i＝1,2,...,m，m为矢量地理数据中数据点的个数，根据距离函数 $f(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1})=\sqrt{{(x_{i+1}-x_i)}^2+{(y_{i+1}-y_i)}^2}$ 计算它们之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置；

(2)、水印信息生成；

步骤一：提取函数f(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)在嵌入位置之前的数值记为f^*(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)；

步骤二：设水印信息范围为W₁＝{0,1,2,...,M}，其中M为任意设定的整数，使用n阶模2本原多项式R(f^*(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1))生成{0,1}随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于M取模，生成水印信息w_i∈W₁；

步骤三：针对生成的水印信息w_i，根据 $w_i=\left\{\begin{array}{cc}1,& w_i\&GreaterEqual;M/2\\ 0,& w_i<M/2\end{array}\right.$ 转化为{0,1}格式的最终水印信息w_i∈W＝{0,1}；

(3)、水印信息嵌入；

步骤一：设置量化步长为N，将水印嵌入位置上拥有的数值区间[0,9]根据N划分量化区间，基于水印信息{0,1}对量化区间进行调制；

步骤二：设水印嵌入位置上的数值为f_b(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)，如果f_b(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)所对应的水印信息为0，则根据规则

$f_b(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1})=\left\{\begin{array}{cc}{f}_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right),& f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)\%N<N/2\\ f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)+N/2,& f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)\%N\&GreaterEqual;N/2\end{array}\right.$ 进行水印嵌入；

步骤三：如果f_b(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)所对应的水印信息为1，则根据规则 $f_b(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1})=\left\{\begin{array}{cc}{f}_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)+N/2,& f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)\%N<N/2\\ f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right),& f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)\%N\&GreaterEqual;N/2\end{array}\right.$ 进行水印嵌入；

步骤四：用修改后的f_b(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)与嵌入位之外的数值结合得到嵌入水印后的f(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)，然后根据f(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)的值修改数据点坐标(x_i+1,y_i+1)的值，最终实现水印的嵌入；

步骤五：保存嵌入水印信息后的矢量地理数据；

(4)、水印信息检测；

步骤一：数据的读取和处理，读取含水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对前后两个数据点(x′_i,y′_i)和(x′_i+1,y′_i+1)，i＝1,2,...,m′，m′为矢量地理数据中数据点的个数，根据距离函数 $f(x_i^{\&prime;},y_i^{\&prime;},x_{i+1}^{\&prime;},y_{i+1}^{\&prime;})=\sqrt{{(x_{i+1}^{\&prime;}-x_i^{\&prime;})}^2+{(y_{i+1}^{\&prime;}-y_i^{\&prime;})}^2}$ 计算它们之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置；

步骤四：提取函数f(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1)在嵌入位置之前的数值记为f^*(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1)；

步骤五：设水印信息范围为W₁＝{0,1,2,...,M}，使用n阶模2本原多项式R(f^*(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1))生成{0,1}随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于M取模，生成水印信息w′_i∈W₁；

步骤六：针对生成的水印信息w′_i，根据 $w_i^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}1,& w_i^{\&prime;}\&GreaterEqual;M/2\\ 0,& w_i^{\&prime;}<M/2\end{array}\right.$ 转化为{0,1}格式的最终水印信息w′_i∈W＝{0,1}；

步骤七：设水印嵌入位置上的数值为f_b(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1)，根据量化步长N和规则 $w_i^{\&prime;\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}0,& f_b\left(x_i^{\&prime;},y_i^{\&prime;},x_{i+1}^{\&prime;},y_{i+1}^{\&prime;}\right)\%N<N/2\\ 1,& f_b\left(x_i^{\&prime;},y_i^{\&prime;},x_{i+1}^{\&prime;},y_{i+1}^{\&prime;}\right)\%N\&GreaterEqual;N/2\end{array}\right.,$ 提取出水印信息w″_i；

步骤八：将w″_i与w′_i进行比较，根据比较结果是否相同确定f(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1)的值是否更改，从而确定数据点(x′_i+1,y′_i+1)是否更改，完成针对矢量地理数据的篡改定位。

2.一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、水印嵌入位置选择；

(2)、水印信息生成；

(3)、水印信息嵌入；

步骤一：设置量化步长为N，将水印嵌入位置上拥有的数值区间[0,9]根据N划分量化区间，基于水印信息{0,1}对量化区间进行调制；

步骤二：设水印嵌入位置上的数值为f_b(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)，如果f_b(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)所对应的水印信息为0，则根据规则 $f_b(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1})=\left\{\begin{array}{cc}{f}_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right),& f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)\%N<N/2\\ f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)+N/2,& f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)\%N\&GreaterEqual;N/2\end{array}\right.$ 进行水印嵌入；

步骤三：如果f_b(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)所对应的水印信息为1，则根据规则 $f_b(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1})=\left\{\begin{array}{cc}{f}_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)+N/2,& f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)\%N<N/2\\ f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right),& f_b\left(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1}\right)\%N\&GreaterEqual;N/2\end{array}\right.$ 进行水印嵌入；

步骤四：用修改后的f_b(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)与嵌入位之外的数值结合得到嵌入水印后的f(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)，然后根据f(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)的值修改数据点坐标(x_i+1,y_i+1)的值，最终实现水印的嵌入；

步骤五：保存嵌入水印信息后的矢量地理数据；

(4)、水印信息检测。

3.根据权利要求2所述的一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，其特征在于，所述的水印嵌入位置选择(1)包括如下步骤：

步骤一：数据的读取和处理，读取待嵌入水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对前后两个数据点(x_i,y_i)和(x_i+1,y_i+1)，i＝1,2,...,m，m为矢量地理数据中数据点的个数，根据距离函数 $f(x_i,y_i,x_{i+1},y_{i+1})=\sqrt{{(x_{i+1}-x_i)}^2+{(y_{i+1}-y_i)}^2}$ 计算它们之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置。

4.根据权利要求2所述的一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，其特征在于，所述的水印信息生成(2)包括如下步骤：

步骤一：提取函数f(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)在嵌入位置之前的数值记为f^*(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1)；

步骤二：设水印信息范围为W₁＝{0,1,2,...,M}，其中M为任意设定的整数，使用n阶模2本原多项式R(f^*(x_i,y_i,x_i+1,y_i+1))生成{0,1}随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于M取模，生成水印信息w_i∈W₁；

步骤三：针对生成的水印信息w_i，根据 $w_i=\left\{\begin{array}{cc}1,& w_i\&GreaterEqual;M/2\\ 0,& w_i<M/2\end{array}\right.$ 转化为{0,1}格式的最终水印信息w_i∈W＝{0,1}。

5.根据权利要求2所述的一种矢量地理数据选择性认证半脆弱水印方法，其特征在于，所述的水印信息检测(4)包括如下步骤：

步骤一：数据的读取和处理，读取含水印信息的矢量地理数据；

步骤二：对前后两个数据点(x′_i,y′_i)和(x′_i+1,y′_i+1)，i＝1,2,...,m′，m′为矢量地理数据中数据点的个数，根据距离函数 $f(x_i^{\&prime;},y_i^{\&prime;},x_{i+1}^{\&prime;},y_{i+1}^{\&prime;})=\sqrt{{(x_{i+1}^{\&prime;}-x_i^{\&prime;})}^2+{(y_{i+1}^{\&prime;}-y_i^{\&prime;})}^2}$ 计算它们之间的距离值；

步骤三：基于模糊聚类方法对距离函数值进行分类分级，根据不同的类别确定对距离函数值的水印嵌入位置；

步骤四：提取函数f(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1)在嵌入位置之前的数值记为f^*(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1)；

步骤五：设水印信息范围为W₁＝{0,1,2,...,M}，使用n阶模2本原多项式R(f^*(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1))生成{0,1}随机序列，然后根据二进制到十进制的转换器将序列转换为十进制整数后关于M取模，生成水印信息w′_i∈W₁；

步骤六：针对生成的水印信息w′_i，根据 $w_i^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}1,& w_i^{\&prime;}\&GreaterEqual;M/2\\ 0,& w_i^{\&prime;}<M/2\end{array}\right.$ 转化为{0,1}格式的最终水印信息w′_i∈W＝{0,1}；

步骤七：设水印嵌入位置上的数值为f_b(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1)，根据量化步长N和规则 $w_i^{\&prime;\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}0,& f_b\left(x_i^{\&prime;},y_i^{\&prime;},x_{i+1}^{\&prime;},y_{i+1}^{\&prime;}\right)\%N<N/2\\ 1,& f_b\left(x_i^{\&prime;},y_i^{\&prime;},x_{i+1}^{\&prime;},y_{i+1}^{\&prime;}\right)\%N\&GreaterEqual;N/2\end{array}\right.,$ 提取出水印信息w″_i；

步骤八：将w″_i与w′_i进行比较，根据比较结果是否相同确定f(x′_i,y′_i,x′_i+1,y′_i+1)的值是否更改，从而确定数据点(x′_i+1,y′_i+1)是否更改，完成针对矢量地理数据的篡改定位。