CN104462886B - 一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法 - Google Patents

一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104462886B
CN104462886B CN201410707255.1A CN201410707255A CN104462886B CN 104462886 B CN104462886 B CN 104462886B CN 201410707255 A CN201410707255 A CN 201410707255A CN 104462886 B CN104462886 B CN 104462886B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data object
watermark
order
vector
watermark information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410707255.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104462886A (zh
Inventor
高翔
张泽烈
徐永书
肖勇
蒲德祥
丁忆
夏定辉
张黎
吴寒
陈雪洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing geographic information and Remote Sensing Application Center (Chongqing surveying and mapping product quality inspection and testing center)
Original Assignee
CHONGQING GEOGRAPHICAL INFORMATION CENTER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHONGQING GEOGRAPHICAL INFORMATION CENTER filed Critical CHONGQING GEOGRAPHICAL INFORMATION CENTER
Priority to CN201410707255.1A priority Critical patent/CN104462886B/zh
Publication of CN104462886A publication Critical patent/CN104462886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104462886B publication Critical patent/CN104462886B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/10—Protecting distributed programs or content, e.g. vending or licensing of copyrighted material ; Digital rights management [DRM]
    • G06F21/16—Program or content traceability, e.g. by watermarking

Abstract

本发明公开了一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法，首先利用算术编码技术，将水印信息转换为一个整数N，计算出最少需要的元素个数M，并进行全排列，解算出序号N的元素具体排列顺序。对矢量数据对象按坐标的大小进行排序，并按M对数据对象进行分组；根据序号N的元素具体排列顺序对每组数据对象的存储顺序进行调整。水印信息提取时，对数据对象按坐标大小进行排序，通过与原始数据对象存储顺序进行比较分析，提取水印单元和具体的数据对象排列顺序，然后推算出排列序号N，再利用算术编码技术对N进行译码，从而提取出水印信息。本发明可实现水印信息的嵌入和提取，对缩放、平移、旋转、坐标转换等攻击具有较好的鲁棒性。

Description

一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法
技术领域
本发明涉及利用算术编码技术，将水印信息隐藏在矢量空间数据对象存储顺序中，从而实现矢量数据数字水印的嵌入与提取。
背景技术
随着大数据时代的到来，矢量空间数据作为信息的基本载体，其安全性和版权保护越来越重要。目前对矢量空间数据保护的数字水印技术，主要是对水印信息进行编码，将这些编码编入到矢量对象坐标的最低有效位上从而实现水印信息的来嵌入。但由于改变了矢量对象的空间坐标，降低了数据精度，同时无法抵御缩放、旋转、坐标转换等方法的攻击等问题。所以从实用性角度来看，目前的矢量空间数字水印仍无法解决精度损失问题，同时也不能有效对抗坐标转换、旋转等攻击，缺乏安全性和实用性。
发明内容
针对目前矢量空间数据水印算法会降低数据的精度，鲁棒性不强等问题，本发明的目的在于：提出了一种结合矢量数据对象空间关系特征水印嵌入和提取的方法，在不降低数据精度的情况下，能有效抵御坐标转换、旋转、缩放、平移等方法的攻击。
为了实现上述目的本发明所采用的技术方案是：
一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法，其特征在于：
1)编码水印信息：利用算术编码技术将被编码符号串表示为0到1之间的小数，去掉“0.”，保留小数部分，使之变为整数N；
2)确定M的值使(M-1)！<N<M！，选取M个元素，记为A1,A2……AM，将所述M个元素进行全排列，并将排列结果按照从小到大计数为1到M！，选择第N种排列结果，获得其排列顺序；
3)读取待嵌入水印的矢量空间数据对象，对矢量空间数据对象按照坐标的大小进行排序V(V1，V2……VM……VD)，其中D>M，然后每M个矢量空间数据对象划分为一组，每组为一个水印单元S，将每个水印单元S中的数据对象按照步骤2)中获得的排列顺序重新排列，从而实现水印信息的嵌入，并保存嵌入水印后的文件；
4)水印信息提取时，读取矢量数据文件，记下矢量数据对象的存储顺序，然后按矢量数据对象坐标的大小进行排序，比较两种排序，提取出水印单元S以及水印单元S中数据对象的具体排列顺序，计算出该排列顺序的序号为N；
5)将序号N前面添加“0.”，形成一个0至1间的小数，再根据算术编码技术进行译码，从而提出具体的水印信息；显示带有水印信息的矢量空间图。
为了更好地实现上述方案，步骤2)所述选取的M个元素是互不相等的。
本发明的有益效果是：将水印信息与矢量数据对象空间关系特征相结合，通过调整矢量数据对象的存储顺序，避免了对对象的坐标进行调整，确保数据精度不受影响。由于数据对象的空间关系不变特征，所以对缩放、平移、坐标转换、旋转等攻击方法具有较好的鲁棒性。本发明可以广泛用于矢量空间数据的版权认证、追踪，特别适合精度要求严格的矢量数据嵌入水印。
附图说明
图1为嵌入水印信息前后数据对象的存储顺序对比图；
图2为水印信息提取过程示意图；
图3为算术编码过程示意图。
具体实施方式
实例：用ArcMap读取矢量图形文件(即为待嵌入水印的矢量空间数据对象)，试验数据为“重庆市兴趣点”，shp格式，几何属性为点，水印信息为"重庆师范大学"。
一、水印嵌入过程
1)采用算术编码方法将被编码符号串(序列)表示成0和1之间的一个间隔，即对一串符号直接编码成[0,1]区间上的一个浮点小数，符号序列越长，编码表示它的间隔越小，表示这一间隔所需的位数就越多。为了简化计算，可假设具有如下概率分布：
字符 概率 范围
大 0.1 [1,0.1)
学 0.1 [0.1,0.2)
重 0.2 [0.2,0.4)
庆 0.2 [0.4,0.6)
师 0.2 [0.6,0.8)
范 0.2 [0.8,1)
参见图3，"重庆师范大学"编码过程如下：
将0.31042去掉0.得到整数31042。
2)根据(M-1)！<31042<M！，因为7！＝5040，8！＝40320，可算出M＝8。
所以需选取8个元素(A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8)进行排列：
按排列元素序号从小到大进行计数，如下：
1 (A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8)
2 (A1，A2，A3，A4，A5，A6，A8，A7)
…….
40320 (A8，A7，A6，A5，A4，A3，A2，A1)
现在需要计算31042的具体排列：
(1)建立一个数组a[0]＝A1,a[1]＝A2,a[2]＝A3,a[3]＝A4,a[4]＝A5,a[5]＝A6,a[6]＝A7,a[7]＝A8共8个元素。
(2)31042-1＝31041，计算31041/(8-1)！，商为6，余数为801，所以排列的第一个元素a[6]＝A7
(3)去掉A7，将a[6]后面的元素依次向前移动一位，得到一个新的数组a[0]＝A1,a[1]＝A2,a[2]＝A3,a[3]＝A4,a[4]＝A5,a[5]＝A6,a[6]＝A8共7个元素
(4)计算801/(7-1)！，商为1，余数为81，所以排列的第二个元素a[1]＝A2
(5)去掉A2，将a[1]后面的元素依次向前移动一位，得到一个新的数组a[0]＝A1,a[1]＝A3,a[2]＝A4,a[3]＝A5,a[4]＝A6,a[5]＝A8,共6个元素
(6)计算81/(6-1)！，商为0，余数为81，所以排列的第三个元素a[0]＝A1
(7)去掉A1，将a[0]后面的元素依次向前移动一位，得到一个新的数组a[0]＝A3,a[1]＝A4,a[2]＝A5,a[3]＝A6,a[4]＝A8共5个元素
(8)计算81/(5-1)！，商为3，余数为9，所以排列的第四个元素a[3]＝A6
(9)去掉A6，将a[3]后面的元素依次向前移动一位，得到一个新的数组a[0]＝A3,a[1]＝A4,a[2]＝A5,a[3]＝A8共4个元素
(10)计算9/(4-1)！，商为1，余数为3，所以排列的第五个元素a[1]＝A4
(11)去掉A4，将a[1]后面的元素依次向前移动一位，得到一个新的数组a[0]＝A3,a[1]＝A5,a[2]＝A8,共3个元素
(12)计算3/(3-1)！，商为1，余数为1，所以排列的第六个元素a[1]＝A5
(13)去掉A5，得到一个新的数组a[0]＝A3,a[1]＝A8共2个元素
(14)计算1/(2-1)！，商为1，余数为0，所以排列的第七个元素a[1]＝A8，第八个元素为a[0]＝A3
所以31042对应的排列顺序为(A7，A2，A1，A6，A4，A5，A8，A3)，参见图1。
3)读入待嵌入水印的数据“重庆市兴趣点”文件，并根据数据对象坐标的大小进行排序，计为V(V1，V2......V8......VD)。
(1)根据水印信息31042计算，需要8个数据对象的空间关系才能完整描述清楚，所以取出一个水印单元S(V1，V2......V8)∈V(V1，V2......V8......VD)，(V1，V2......V8)与(A1，A2，……A8)分别对应，其存储顺序调整为(V7，V2，V1，V6，V4，V5，V8，V3)。
(2)循环步骤(1)，直至剩余数据对象不足一个水印单元止。
4)将调整存储顺序后的数据对象写入文件中。
二、水印提取过程
1)读入嵌入水印的数据“重庆市兴趣点”，记录其原始对象顺序信息V′(V1′，V2′......VM′......VD′)，根据对象的坐标大小进行排序，V(V1，V2......VM......VD)。
2)比较V与V′两个数列，如果含有水印信息，两个数列存现明显有规律的对应关系，从而提取水印单元S，如图2。
3)以水印"重庆师范大学"为例，一个水印单元包含8个数据对象S(V1，V2......V8)，数据对象按坐标大小排列记为(A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8)，可以推出，V1＝A7，V2＝A2……V8＝A3,从而推出水印单元的排列为(A7，A2，A1，A6，A4，A5，A8，A3)。
4)由排列(A7，A2，A1，A6，A4，A5，A8，A3)推算其排列序号。
(1)排列逆数
排列中某元素序号后面小于他的元素序号个数称为他的逆数。A2元素后面只有A1的序号比他小，因此其逆数为1，同理A4元素后面有A3序号比他小，其逆数为1，如此类推排列(A7，A2，A1，A6，A4，A5，A8，A3)的逆数为(6,1,0,3,1,1,1,0)。
(2)排列的权序
在1，2，3，4，5，6，7，8个数字组成的全排列中，定义第n个数字的权数是(10-n)！,所以任何一个排列的权序都是(7！，6！，5！，4！，3！，1！，0！)
(3)排列的序号N＝权序*逆数+1
N＝(6,1,0,3,1,1,1,0)*(7！，6！，5！，4！，3！，1！，0！)+1＝6*7！+1*6！+0*5！+3*4！+1*3！+1*2！+1*1！+0*0！+1＝31042
5)根据算术编码，水印信息31042恢复为0.31042。
0.31042译码过程如下：
本发明利用算术编码技术，将水印字符串转换为0至1间的小数，然后将小数去掉0.转换为整数。通过对排列顺序计数，实现整数与具体的排列顺序相对应，并将矢量空间数据对象的存储顺序与排列顺序相对应，从而实现矢量数据数字水印的嵌入与提取。

Claims (2)

1.一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法，其特征在于：
1）编码水印信息：利用算术编码技术将被编码符号串表示为0到1之间的小数，去掉“0.”，保留小数部分，使之变为整数N；
2）确定M的值使（M-1）!<N<M!，选取M个元素，记为，将所述M个元素进行全排列，并将排列结果按照从小到大计数为1到M!，选择第N种排列结果，获得其排列顺序；获得排列顺序方法具体为，用步骤1）中所述整数N-1除以（M-1）！后的商作为数组元素在数组中的排列位置，余数作为计算下一个数组元素位置的被除数，除数为（M-1-1）！，重复该过程直至除数为1！；
3）读取待嵌入水印的矢量空间数据对象，对矢量空间数据对象按照坐标的大小进行排序，然后每M个矢量空间数据对象划分为一组，每组为一个水印单元S，将每个水印单元S中的数据对象按照步骤2）中获得的排列顺序重新排列，从而实现水印信息的嵌入；
4）水印信息提取时，读取矢量数据文件，记下矢量数据对象的存储顺序，然后按矢量数据对象坐标的大小进行排序，比较两种排序，提取出水印单元S以及水印单元S中数据对象的具体排列顺序，计算出该排列顺序的序号为N；
5）将序号N前面添加“0.”，形成一个0至1间的小数，再根据算术编码技术进行译码，从而提出具体的水印信息。
2.根据权利要求1所述一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法，其特征在于：步骤2）所述选取的M个元素是互不相等的。
CN201410707255.1A 2014-11-28 2014-11-28 一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法 Active CN104462886B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410707255.1A CN104462886B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410707255.1A CN104462886B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104462886A CN104462886A (zh) 2015-03-25
CN104462886B true CN104462886B (zh) 2017-10-31

Family

ID=52908913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410707255.1A Active CN104462886B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104462886B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114140307B (zh) * 2021-11-29 2024-01-26 苏州科技大学 基于存储序列调制的矢量地图无损水印方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6442283B1 (en) * 1999-01-11 2002-08-27 Digimarc Corporation Multimedia data embedding
US7100050B1 (en) * 1998-04-13 2006-08-29 International Business Machines Corporation Secured signal modification and verification with privacy control
CN101038661A (zh) * 2007-04-26 2007-09-19 付永钢 基于回归支持向量机的盲水印嵌入和抽取方法
CN101604440A (zh) * 2009-04-23 2009-12-16 哈尔滨工程大学 基于空间特征的矢量地图可逆水印处理方法
CN103065278A (zh) * 2012-12-24 2013-04-24 南京师范大学 一种针对shp线面图层完整性的多级认证方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004048219A (ja) * 2002-07-10 2004-02-12 Hitachi Ltd 電子透かし情報の挿入方法
TW201129048A (en) * 2010-02-05 2011-08-16 Chin-Chen Chang A digital watermarking technique based on side-match vector quantization

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7100050B1 (en) * 1998-04-13 2006-08-29 International Business Machines Corporation Secured signal modification and verification with privacy control
US6442283B1 (en) * 1999-01-11 2002-08-27 Digimarc Corporation Multimedia data embedding
CN101038661A (zh) * 2007-04-26 2007-09-19 付永钢 基于回归支持向量机的盲水印嵌入和抽取方法
CN101604440A (zh) * 2009-04-23 2009-12-16 哈尔滨工程大学 基于空间特征的矢量地图可逆水印处理方法
CN103065278A (zh) * 2012-12-24 2013-04-24 南京师范大学 一种针对shp线面图层完整性的多级认证方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104462886A (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105095935B (zh) 一种融合了混沌加密技术的低密度、高编码容量点阵二维码
CN102184243B (zh) 一种基于文本型属性的关系数据库水印嵌入方法
Mao A fast algorithm for matrix embedding steganography
CN110533572A (zh) 一种水印嵌入方法、系统及相关装置
CN109086890A (zh) 信息编码和信息解码的方法
Wu et al. A magic cube based information hiding scheme of large payload
CN106980791B (zh) 云环境下扩展加权门限海洋遥感影像秘密共享方法
CN101105832A (zh) 基于(t,n)门限的关系型数据库水印嵌入及提取方法
CN107563475A (zh) 一种二维码的编码方法和装置
CN105243551A (zh) 适应于商品包装的防伪点阵图形编解码方法
CN104462886B (zh) 一种基于矢量空间数据对象存储顺序的数字水印方法
CN102243700B (zh) 一种基于混沌变换的shp线面图层数据伪装与还原方法
CN113377827A (zh) 一种基于Conv-LSTM网络的窃电检测方法和系统
CN108040190A (zh) 一种隐形水印识别方法、装置以及存储设备
CN106650343B (zh) 一种dem置乱加密与还原方法
CN107087086A (zh) 一种基于码分复用的大容量可逆信息隐藏方法
CN107256529A (zh) 多目标量子蝙蝠演进机制的小波数字水印生成方法
CN104715442A (zh) 一种基于汉明码的量子图像水印方法
CN102509058B (zh) 基于冗余位替换的点类型gis矢量数据伪装与还原方法
CN108038357A (zh) 一种隐形水印嵌入方法、装置以及存储设备
CN102314667A (zh) 基于顶点权值的obj格式三维模型数字水印方法
CN105208462B (zh) 视频数字水印处理方法及执行该方法的视频数字水印系统
CN107402974B (zh) 基于多种二进制HoG描述符的草图检索方法
CN106408496A (zh) 一种基于字节拆分的图像置乱方法
CN105808723B (zh) 基于图片语义和视觉散列的图片检索方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 400020 Jiangbei District, Chongqing electric measuring Village No. 231

Patentee after: Chongqing geographic information and Remote Sensing Application Center (Chongqing surveying and mapping product quality inspection and testing center)

Address before: The 401121 northern New District of Chongqing Municipality Neptune technology building D block 8 Building

Patentee before: Chongqing Geographical Information Center