CN104063840A - 一种可识别修改类型的矢量地图水印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可识别修改类型的矢量地图水印方法,包括水印嵌入方法和水印检测方法;水印嵌入方法包括以下子步骤:步骤1.1:标识地物并分组;步骤1.2:生成并嵌入分组弱水印;步骤1.3:生成并嵌入地物弱水印;水印检测方法包括以下子步骤:步骤2.1:标识地物并分组;步骤2.2:检测分组弱水印;步骤2.3:检测地物弱水印;步骤2.4:定位修改并识别修改类型。本发明的技术方案创造性地提出,基于弱水印检测地物修改并识别修改类型。因此,本发明具有如下优点:1.具有良好的脆弱性;2.具有精细的检测粒度;3.具有识别攻击类型的能力。
Description
技术领域
本发明属于信息安全技术领域,涉及一种水印方法,尤其是涉及一种可识别修改类型的矢量地图水印方法。
背景技术
地理信息系统(Geographic Information System,GIS)在生活中的应用越来越普及与重要。例如,路径规划、车载导航、地籍管理、基于位置的服务等应用均需GIS系统的支持。矢量地图是GIS应用的基础,其获取、构建和维护是一项复杂、工作量巨大的工程,需耗费大量的物力和财力。为了节约成本,GIS应用提供商往往需租赁地理数据以支持服务。在此过程中,应用提供商需验证数据完整性以保证服务质量。
数字水印是一种有效的数字数据完整性验证技术,它基于数据生成一个数据摘要,进而将此摘要以水印的形式嵌入至数据之中。检测时,检测算法除基于数据生成摘要外,同时从数据中检测嵌入时的摘要,进而比较此两个摘要以感知数据修改。目前,数字水印已经被广泛应用于各种多媒体数据的完整性验证,如音频文件、视频文件以及地理数据。然而,对矢量地图而言,目前的方法仅能定位修改,即地图中某部分地物遭受了增加、删除或修改攻击,却无法识别修改类型。
发明内容
本发明主要是解决现有方法所存在的上述技术问题,提供了一种可识别修改类型的矢量地图水印方法。
采用的技术方案是:一种可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:包括水印嵌入方法和水印检测方法;
首先定义矢量地图VM={O1,O2,...,On}是一个包含n个地物的集合,每个地物Oi=<p0,p1,...,pli-1>由一组li个有序顶点组成,每个顶点pj=(xj,yj)由一对x坐标与y坐标标识;所述的每个地物Oi,均存在一个与其对应的转角函数的标准化积分值Ti可用于唯一标识该地物;
定义bs(a),hb(a,b)与bit(a,b)分别返还(a)2的位数、(a)2中高于b的数位以及第b位,其中,b为制定数位,(a)2代表a的二进制数值;定义如果b≤bs(a),msb(a,b)返还(a)2的前b位,否则msb(a,b)返还(a)2||msb(a,b-bs(a)),其中,||代表字符串连接;
基于上述定义,所述的水印嵌入方法包括以下子步骤:
步骤1.1:标识地物并分组;
步骤1.2:生成并嵌入分组弱水印;
步骤1.3:生成并嵌入地物弱水印;
基于上述定义,所述的水印检测方法包括以下子步骤:
步骤2.1:标识地物并分组;
步骤2.2:检测分组弱水印;
步骤2.3:检测地物弱水印;
步骤2.4:定位修改并识别修改类型。
作为优选,步骤1.1中所述的标识地物并分组,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.1.1:对地物Oi,求取地物标识idi:idi=hb(Ti,γ),其中γ为用户指定参数;
步骤1.1.2:依据idi将地物划分至分组Gj:Gj=H(idi||K)mod g,其中H()为加密哈希函数,K为用户密钥,mod表示求余,g为分组数,由用户给定。
作为优选,步骤1.2中所述的生成并嵌入分组弱水印,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.2.1:根据步骤1.1所求取的地物分组,对每个分组求取分组种子Si: 其中mi为组内地物数,idj≤idj+1;
步骤1.2.2:对每个地物Oj∈Gi,生成该地物的分组水印Wj g:Wj g=msb(H(idj||Si||K),lj);
步骤1.2.3:将Wj g的第k位嵌入至Oj的第k个顶点的x坐标之中,即,bit(xk,τ)=bit(Wj g,k),其中τ为地图的二进制精度位。
作为优选,步骤1.3中所述的生成并嵌入地物弱水印,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.3.1:对每个地物Oi,生成地物弱水印Wj o:
步骤1.3.2:将Wj o的第k位嵌入至Oj的第k个顶点的y坐标之中,即,bit(yk,τ)=bit(Wj o,k)。
作为优选,步骤2.1中所述的标识地物并分组,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.1.1:对地物Oi,求取地物标识idi:idi=hb(Ti,γ),其中γ为用户指定参数;
步骤2.1.2:依据idi将地物划分至分组Gj:Gj=H(idi||K)mod g,其中H()为加密哈希函数,K为用户密钥,mod表示求余,g为分组数,由用户给定。
作为优选,步骤2.2中所述的检测分组弱水印,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.2.1:根据步骤2.1所求取的地物分组,对每个分组求取分组种子Si: 其中mi为组内地物数,idj≤idj+1;
步骤2.2.2:对每个地物Oj∈Gi,生成该地物的分组弱水印Wj g:Wj g=msb(H(idj||Si||K),lj);
步骤2.2.3:定义检测分组弱水印为Wj gd,从Oj的第k个顶点的x坐标之中检测Wj gd的第k位,即,bit(Wj gd,k)=bit(xk,τ);
步骤2.2.4:比较Wj g与Wj gd,若二者相同,则地物Oj的分组弱水印检测结果Dj g为True,否则Dj g为False。
作为优选,步骤2.3中所述的检测地物弱水印,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.3.1:对每个地物Oi,生成地物弱水印Wj o:
步骤2.3.2:定义检测地物弱水印为Wj od,从Oj的第k个顶点的y坐标之中检测Wj od的第k位,即,bit(Wj od,k)=bit(yk,τ);
步骤2.3.3:比较Wj o与Wj od,若二者相同,则地物Oj的地物弱水印检测结果Dj o为True,否则Dj o为False。
作为优选,步骤2.4中所述的定位修改并识别修改类型,其具体实现过程为依据步骤2.2与步骤2.3中的检测结果,遭受了地物删除攻击的分组Gdel可定位为 增加的地物Oadd可定位为 修改的地物Omod可定位为 其中argG(Oi)返还Oi所在分组。
本发明的技术方案创造性地提出,基于弱水印检测地物修改并识别修改类型。因此,本发明具有如下优点:
1.具有良好的脆弱性;
2.具有精细的检测粒度;
3.具有识别攻击类型的能力。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明,下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明所采用的技术方案是:一种可识别修改类型的矢量地图水印方法,包括水印嵌入方法和水印检测方法;
首先定义矢量地图VM={O1,O2,...,On}是一个包含n个地物的集合,每个地物Oi=<p0,p1,...,pli-1>由一组li个有序顶点组成,每个顶点pj=(xj,yj)由一对x坐标与y坐标标识;每个地物Oi,均存在一个与其对应的转角函数的标准化积分值Ti可用于唯一标识该地物;
定义bs(a),hb(a,b)与bit(a,b)分别返还(a)2的位数、(a)2中高于b的数位以及第b位,其中,b为制定数位,(a)2代表a的二进制数值;定义如果b≤bs(a),msb(a,b)返还(a)2的前b位,否则msb(a,b)返还(a)2||msb(a,b-bs(a)),其中,||代表字符串连接;
基于上述定义,水印嵌入方法包括以下子步骤:
步骤1.1:标识地物并分组;其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.1.1:对地物Oi,求取地物标识idi:idi=hb(Ti,γ),其中γ为用户指定参数;
步骤1.1.2:依据idi将地物划分至分组Gj:Gj=H(idi||K)mod g,其中H()为加密哈希函数,K为用户密钥,mod表示求余,g为分组数,由用户给定。
步骤1.2:生成并嵌入分组弱水印;其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.2.1:根据步骤1.1所求取的地物分组,对每个分组求取分组种子Si: 其中mi为组内地物数,idj≤idj+1;
步骤1.2.2:对每个地物Oj∈Gi,生成该地物的分组水印Wj g:Wj g=msb(H(idj||Si||K),lj);
步骤1.2.3:将Wj g的第k位嵌入至Oj的第k个顶点的x坐标之中,即,bit(xk,τ)=bit(Wj g,k),其中τ为地图的二进制精度位。
步骤1.3:生成并嵌入地物弱水印;其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.3.1:对每个地物Oi,生成地物弱水印Wj o:
步骤1.3.2:将Wj o的第k位嵌入至Oj的第k个顶点的y坐标之中,即,bit(yk,τ)=bit(Wj o,k)。
基于上述定义,水印检测方法包括以下子步骤:
步骤2.1:标识地物并分组;其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.1.1:对地物Oi,求取地物标识idi:idi=hb(Ti,γ),其中γ为用户指定参数;
步骤2.1.2:依据idi将地物划分至分组Gj:Gj=H(idi||K)mod g,其中H()为加密哈希函数,K为用户密钥,mod表示求余,g为分组数,由用户给定。
步骤2.2:检测分组弱水印;其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.2.1:根据步骤2.1所求取的地物分组,对每个分组求取分组种子Si: 其中mi为组内地物数,idj≤idj+1;
步骤2.2.2:对每个地物Oj∈Gi,生成该地物的分组弱水印Wj g:Wj g=msb(H(idj||Si||K),lj);
步骤2.2.3:定义检测分组弱水印为Wj gd,从Oj的第k个顶点的x坐标之中检测Wj gd的第k位,即,bit(Wj gd,k)=bit(xk,τ);
步骤2.2.4:比较Wj g与Wj gd,若二者相同,则地物Oj的分组弱水印检测结果Dj g为True,否则Dj g为False。
步骤2.3:检测地物弱水印;其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.3.1:对每个地物Oi,生成地物弱水印Wj o:
步骤2.3.2:定义检测地物弱水印为Wj od,从Oj的第k个顶点的y坐标之中检测Wj od的第k位,即,bit(Wj od,k)=bit(yk,τ);
步骤2.3.3:比较Wj o与Wj od,若二者相同,则地物Oj的地物弱水印检测结果Dj o为True,否则Dj o为False。
步骤2.4:定位修改并识别修改类型;其具体实现过程为依据步骤2.2与步骤2.3中的检测结果,遭受了地物删除攻击的分组Gdel可定位为 增加的地物Oadd可定位为 修改的地物Omod可定位为 其中argG(Oi)返还Oi所在分组。
应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是,上述针对较佳实施例的描述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下,还可以做出替换或变形,均落入本发明的保护范围之内,本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:包括水印嵌入方法和水印检测方法;
首先定义矢量地图VM={O1,O2,...,On}是一个包含n个地物的集合,每个地物Oi=<p0,p1,...,pli-1>由一组li个有序顶点组成,每个顶点pj=(xj,yj)由一对x坐标与y坐标标识;所述的每个地物Oi,均存在一个与其对应的转角函数的标准化积分值Ti可用于唯一标识该地物;
定义bs(a),hb(a,b)与bit(a,b)分别返还(a)2的位数、(a)2中高于b的数位以及第b位,其中,b为制定数位,(a)2代表a的二进制数值;定义如果b≤bs(a),msb(a,b)返还(a)2的前b位,否则msb(a,b)返还(a)2||msb(a,b-bs(a)),其中,||代表字符串连接;
基于上述定义,所述的水印嵌入方法包括以下子步骤:
步骤1.1:标识地物并分组;
步骤1.2:生成并嵌入分组弱水印;
步骤1.3:生成并嵌入地物弱水印;
基于上述定义,所述的水印检测方法包括以下子步骤:
步骤2.1:标识地物并分组;
步骤2.2:检测分组弱水印;
步骤2.3:检测地物弱水印;
步骤2.4:定位修改并识别修改类型。
2.根据权利要求1所述的可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:步骤1.1中所述的标识地物并分组,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.1.1:对地物Oi,求取地物标识idi:idi=hb(Ti,γ),其中γ为用户指定参数;
步骤1.1.2:依据idi将地物划分至分组Gj:Gj=H(idi||K)mod g,其中H()为加密哈希函数,K为用户密钥,mod表示求余,g为分组数,由用户给定。
3.根据权利要求2所述的可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:步骤1.2中所述的生成并嵌入分组弱水印,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.2.1:根据步骤1.1所求取的地物分组,对每个分组求取分组种子Si: 其中mi为组内地物数,idj≤idj+1;
步骤1.2.2:对每个地物Oj∈Gi,生成该地物的分组水印Wj g:Wj g=msb(H(idj||Si||K),lj);
步骤1.2.3:将Wj g的第k位嵌入至Oj的第k个顶点的x坐标之中,即,bit(xk,τ)=bit(Wj g,k),其中τ为地图的二进制精度位。
4.根据权利要求3所述的可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:步骤1.3中所述的生成并嵌入地物弱水印,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤1.3.1:对每个地物Oi,生成地物弱水印Wj o:
步骤1.3.2:将Wj o的第k位嵌入至Oj的第k个顶点的y坐标之中,即,bit(yk,τ)=bit(Wj o,k)。
5.根据权利要求1所述的可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:步骤2.1中所述的标识地物并分组,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.1.1:对地物Oi,求取地物标识idi:idi=hb(Ti,γ),其中γ为用户指定参数;
步骤2.1.2:依据idi将地物划分至分组Gj:Gj=H(idi||K)mod g,其中H()为加密哈希函数,K为用户密钥,mod表示求余,g为分组数,由用户给定。
6.根据权利要求5所述的可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:步骤2.2中所述的检测分组弱水印,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.2.1:根据步骤2.1所求取的地物分组,对每个分组求取分组种子Si: 其中mi为组内地物数,idj≤idj+1;
步骤2.2.2:对每个地物Oj∈Gi,生成该地物的分组弱水印Wj g:Wj g=msb(H(idj||Si||K),lj);
步骤2.2.3:定义检测分组弱水印为Wj gd,从Oj的第k个顶点的x坐标之中检测Wj gd的第k位,即,bit(Wj gd,k)=bit(xk,τ);
步骤2.2.4:比较Wj g与Wj gd,若二者相同,则地物Oj的分组弱水印检测结果Dj g为True,否则Dj g为False。
7.根据权利要求6所述的可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:步骤2.3中所述的检测地物弱水印,其具体实现过程包括以下子步骤:
步骤2.3.1:对每个地物Oi,生成地物弱水印Wj o:
步骤2.3.2:定义检测地物弱水印为Wj od,从Oj的第k个顶点的y坐标之中检测Wj od的第k位,即,bit(Wj od,k)=bit(yk,τ);
步骤2.3.3:比较Wj o与Wj od,若二者相同,则地物Oj的地物弱水印检测结果Dj o为True,否则Dj o为False。
8.根据权利要求7所述的可识别修改类型的矢量地图水印方法,其特征在于:步骤2.4中所述的定位修改并识别修改类型,其具体实现过程为依据步骤2.2与步骤2.3中的检测结果,遭受了地物删除攻击的分组Gdel可定位为 增加的地物Oadd可定位为 修改的地物Omod可定位为 其中argG(Oi)返还Oi所在分组。
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CN102184244A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-09-14 | 武汉大学 | 一种适合于polygon类型、高鲁棒的地理数据库水印方法 |
CN103164837A (zh) * | 2013-04-07 | 2013-06-19 | 武汉大学 | 一种针对地理数据水印算法的评测方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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张立忠等: ""基于关系数据库的脆弱性水印算法研究"", 《计算机工程与应用》 * |
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