抗投影变换的矢量地理数据水印算法

在矢量地理数据水印算法研究中,以往研究较多考虑增删点、裁剪、平移、旋转等攻击方式,而对抗投影变换的攻击方式研究较少。由于投影变换在GIS中具有重要意义,故本文提出了一种抗投影变换的矢量地理数据水印算法。水印嵌入前,对待嵌矢量地理数据利用道格拉斯算法进行压缩,使用四叉树分块选取特征点,提取并保存特征点及其属性信息;水印嵌入采用坐标映射和量化机制以增强水印算法的鲁棒性;检测水印时,将待检测数据与原始特征点进行属性信息匹配,匹配成功的同名点采用二元三次多项式进行最小二乘法拟合,根据拟合的多项式系数对待检测数据进行投影变换,最终实现水印信息的提取。实验结果表明,本方法能抵抗投影变换攻击、增删点、几何变换以及它们的复合攻击,具有较好的可行性和实用性。     

一种点约束分块的矢量地理数据精确认证算法

脆弱水印可以实现对数据内容真实性的认证,并对发生变化的位置进行定位,鉴此,本文提出了一种点约束分块的矢量地理数据精确认证算法。在认证内容嵌入过程中,首先,按照点约束的方法对矢量地理数据进行分块,并将每块的数据点进行空间位置关系的“之字形”排序,建立数据点之间的位置关系;然后,将相邻点生成的脆弱水印信息嵌入到当前点。在内容精确认证时,比较原始的水印信息与提取的水印信息,判断二者是否相同来鉴别数据是否更新。将本文算法与均匀分块的方法进行了对比实验,结果表明,本文提出的认证算法能实现在数据更新时的精确认证,并可实现要素删除的精确认证,在检测数据变化时可对修改位置进行定位与标记。     

倾斜摄影三维模型数字水印算法

倾斜摄影三维模型作为一种地理数据,其数据安全问题不容忽视,数字水印技术可以为其版权保护提供有效的解决方案。本文基于倾斜摄影三维模型数据特征,根据其垂直方向上的稳定性,提出了一种基于距离映射机制的三维点云数据盲水印算法。首先,提取倾斜摄影三维模型中的点云并对其按照高度值排序;其次,将点云间相邻点的高度差作为信息载体,利用映射思想建立水印信息与水印嵌入位置的对应;最后,通过修改坐标值的奇偶性完成水印信息的嵌入。检测水印时通过顶点提取、排序、水平距离与水印位的映射和统计相邻点水印嵌入位置的奇偶性实现水印信息的提取。实验表明,该算法具有良好的不可感知性,并对平移、裁剪和旋转等常见攻击具有较强的鲁棒性。     

以夹角调制的矢量地图可逆水印算法

传统水印嵌入方法往往导致原始载体数据质量的下降,而可逆水印技术由于能完整恢复原始载体数据,因此,在精度要求较高的矢量地图版权保护应用中具有较高的适用性。目前,栅格图像的可逆水印算法研究较为成熟,而在矢量地图领域则主要借鉴栅格图像的相关方法,由于没有充分利用矢量数据的组织特性,因此鲁棒性不强。针对上述问题,本文以矢量地图坐标点之间的基本空间关系在常规地图操作前后的不变性,提出一种鲁棒的矢量地图可逆水印算法。算法首先利用道格拉斯—普克方法将要素点分为特征点与非特征点两类,在此基础上计算每个非特征点与其相邻前后特征点连线所构成的夹角。在水印嵌入时,利用该夹角来映射水印比特位,并通过调整非特征点坐标来对该夹角进行调制以实现水印信息的嵌入。实验表明该算法所生成的水印具有一般可逆水印的不可感知性与可逆性,同时,对旋转、平移、要素排序、裁剪、压缩、简化等攻击也具有较好的鲁棒性。     

矢量地理数据密级标识方法研究

密级标识是用于标识信息产品安全等级的隐蔽信息,是信息分级管理、控制与应用的基础和前提。作为涉密地理信息产品主要组织格式的矢量地理数据,其密级标识方法的研究具有重要意义。结合矢量地理数据在遭受几何攻击时,其要素空间关系不变性特征,以及密级标识方法的不可感知性、高鲁棒性要求,本文提出一种基于距离比值调制的矢量地理数据密级标识方法,以实现矢量地理数据的分级管理与保护。其主要研究思路为：① 基于距离比值调制的方法,能够较好地应对几何攻击;② 在每个线面要素内,通过重复嵌入密级标识,有效提高算法对于编辑操作的鲁棒性;③ 运用道格拉斯-普克算法提取特征点,在此基础上进行密级标识的嵌入,能够较好地对抗压缩攻击。实验结果表明：该方法具有良好的不可感知性;同时,对嵌入密级标识后的矢量地理数据进行几何变换、数据编辑、数据压缩等攻击后,其密级标识的提取率能够达到80%以上,表明方法具有较好的鲁棒性。     

基于归一化的矢量空间数据盲水印算法

对于鲁棒矢量空间数据水印技术而言,几何变换攻击是难以对付的一种攻击。现有的抗几何变换攻击算法难以抵抗顶点攻击,因此,借用数据归一化的思想,本文提出了一种归一化的矢量空间数据盲水印算法。该算法在嵌入水印前将空间数据的坐标值进行归一化处理,以实现对平移和缩放的不变性,并通过修改顶点坐标数据的归一化值来嵌入水印。水印被多次嵌入,实现了水印的盲提取。实验结果表明,该方法对平移、缩放、増删点、裁剪、压缩、要素排序、数据格式转换等攻击具有较好的鲁棒性,同时能控制水印嵌入引起空间数据误差的大小。     

结合ASIFT和归一化的抗仿射变换遥感影像盲水印算法

针对遥感影像使用过程中,含水印影像经过仿射变换后水印与影像的同步性被破坏,导致水印无法正常检测的问题,本文提出了一种适用于遥感影像的抗仿射变换盲水印算法。首先通过ASIFT算法提取影像具有仿射不变性的特征点,根据特征尺度的大小与特征点间的欧式距离筛选适量特征点,构造对应的正方形特征区域;然后通过计算特征区域的仿射不变矩得出归一化变换函数的参数,对特征区域进行归一化处理,并以归一化特征区域的不变质心为中心提取子区域作为水印嵌入区域,对该区域进行二级离散小波变换,得到水印嵌入区域的低频信息;运用量化嵌入规则将水印嵌入到低频信息中,依次进行低频信息逆小波变换,水印嵌入前后特征区域差值图像反归一化,最后将反归一化差值图像叠加在原始影像特征区域上,完成水印的嵌入。实验选用了3000像素×3000像素的高分二号遥感影像作为载体影像,含版权信息的二值图像作为水印,实验表明：含水印的遥感影像经过旋转、平移、缩放在内的仿射变换后,仍能准确提取水印信息;算法可有效抵抗加噪、滤波、裁剪等常规水印攻击,攻击后影像提取的水印与原水印相关系数均高于0.9;水印具有良好不可感知性;在水印提取时无需原始遥感影像,属于盲水印算法。     

一种面向地图对象的矢量地图数字水印方法

针对线状图层数据,面向地图对象,描述了一种能对2D矢量地图数据进行版权保护的水印算法.该算法把水印信息隐藏在地图对象的形状特征中,通过HASH排序和分组,把水印信息广泛地散布到图层中,并且实现了水印信息的盲检.实验表明,该算法具有很强的鲁棒性和实用性.     

基于DCT域数字水印技术的DEM版权保护研究

探索适用于DEM的近无损自适应数字水印算法,以期为DEM版权保护提供有效的解决方案。首先,将水印嵌入在DEM地性线位置,以增强水印鲁棒性,实现水印嵌入位置的自适应。其次,从理论上研究在DCT域内,采用加性水印嵌入规则时,如何根据给定的DEM精度,并结合Watson视觉模型确定水印嵌入强度的问题,避免以往研究中或者通过反复实验确定嵌入强度,费时费力,或者由视觉模型确定而不能满足DEM精度要求的缺点,同时实现水印嵌入强度对地貌类型的自适应。结果表明,该算法既能满足水印的不可见性,又能实现DEM精度的近无损和提取等高线的近无损性要求,且具有良好的抗JPEG压缩、JPEG2000压缩和几何裁剪的能力。     

基于提升型小波变换的矢量数据渐进式传输的研究

根据网络环境下矢量数据的存储及显示特点和人们由粗到细、由总体到局部的空间信息认知规律,利用小波分析的特性,对原数据采用小波变换的方法进行分层、分块处理,然后根据用户需求,按顺序进行分块传输、分块显示,提高用户的作业响应时间,同时使用户在不增加网络流量的前提下,得到多尺度的空间矢量数据。实现空间矢量数据的渐进式网络传输。     

嵌入式GIS数据采集与导航系统设计技术与功能

嵌入式GIS软件是一个主要技术发展的新方向。目前,在国内外得到广泛的应用,本文以北京超图地理信息技术有限公司的eSuperMap GIS+Embedded Visual C++技术进行了嵌入式GIS数据采集与导航系统的设计开发。文章首先对嵌入式GIS数据采集与导航系统的实现作了分析,指出移动计算、嵌入式技术及移动接入与访问技术是系统实现的关键技术。在系统设计中,重点分析了EVC及eSuperMap GIS技术体系,并对矢量数据分层组织方法、空间数据显示比例控制、数据模型及SIT影像压缩技术做了具体的分析。在此基础上,结合应用系统开发,对EVC主要开发接口进行了分析描述。另结合eSuperMap GIS+Embedded Visual C++技术进行了原型系统的设计开发,实现了地图显示和浏览功能、地图数据管理与地图量算、属性管理与查询功能、对象编辑与移动目标计算、最佳路径分析与轨迹回放及GPS数据接收及移动数据终端处理等功能。在GIS数据采集与导航系统开发中,移动计算、嵌入式技术及移动接入与访问技术是系统实现的关键技术。在系统设计中,矢量数据分层组织方法、空间数据显示比例控制、数据模型及SIT影像压缩技术是系统实现的技术关键。通过Mi-crosoft eMbedded C++结合SuperMap嵌入式GIS开发工具,对解决上述关键技术提供了有效解决方法。通过本案例开发实践,我们认为研发一套实用、方便、有针对性的工具软件十分重要。该软件系统对车载导航、军事应用、公安消防等方面的应用具有重要的实践意义和理论参考价值。     

瓦片数据版权保护方法及应用研究

 随着"天地图"等网站的建设与不断发展,地理信息资源的共建共享得到了积极推动。然而,网络环境下瓦片数据非法下载、违法使用等安全问题日益严重和突出,如何保护网络环境下瓦片数据版权是当前迫切需要解决的问题。为了节省存储空间,海量瓦片数据存储方式往往采用索引机制,这种存储机制与常见的图像、栅格地图等数据对水印技术的要求不同。本文首先着重分析了采用索引机制存储的瓦片数据特征及其对水印技术的要求;在水印信息生成方面,采用了m序列生成无意义水印信息,而在水印嵌入方面,提出了映射机制的瓦片数据数字水印嵌入算法,采用红色和绿色通道生成的映射函数,将水印信息嵌入到蓝色通道中,其中水印检测为水印嵌入的逆过程;最后,实现了水印技术的瓦片数据实时版权保护系统,并通过了实例验证。     

基于小波变换和混沌映射的数字水印算法

介绍了一种基于小波变换和混沌映射数字水印技术。首先利用混沌映射将水印信息进行加密，接着利用小波变换得到图像的近似分量，然后对陔近似分量做离散余弦变换，把经过加密的水印信息嵌入到DCT系数最大分量中。实验结果证明：算法具有良好的视觉效果和鲁棒性，能够抵抗种类的攻击。     

基于Oracle Spatial的空间数据库缓存的关键技术

Oracle Spatial是目前发展得比较成熟的对象关系型空间数据库存储模型,它实现了空间数据与属性数据的一体化存储,可以定义特定的数据类型,具有开放的存储格式,为GIS数据共享提供新的解决方案;但由于其采用扩展结构的空间数据库模型,对空间数据进行间接存取,数据存储和获取的效率较低。本文在阐述了扩展结构空间数据库模型的优势和局限性的基础上,提出采用缓存技术来提高数据访问效率,重点研究了空间数据库客户端缓存的关键技术,包括缓存实现机制、数据编码方法、数据一致性控制等,并给出实验对比数据,证明了空间数据缓存技术对空间数据尤其是大数据量空间数据的读取上所取得的成效。最后,本文指出了这一技术尚存在的问题及初步解决思路。     

基于NoSQL的海量空间数据云存储与服务方法

近年来,实现海量空间数据高效地存储管理和在线服务,成为地学信息科学领域日益关注的热点问题。本文根据矢量和栅格空间数据的不同特点,提出并实现了矢量栅格数据一体化的海量空间数据分布式云存储管理与访问服务方案,在海量矢量数据存储和处理中创新性引入分布式图数据库Neo4J和并行图计算框架。在三层式空间数据云存储架构基础上,给出NoSQL数据库技术的栅格和矢量数据云存储的实现策略与方法,并开展了通用数据访问接口的设计。采用分布式文件系统HDFS存储栅格数据,并使用列族数据库HBase对其建立分布式空间索引,及采用满足ACID约束的分布式图数据库Neo4J来存储矢量数据,并使用R树建立空间索引。在自主研发的地理知识云平台GeoKSCloud框架下,初步实现了核心组件-空间数据聚合中心(GeoDAC)软件,可为各类用户提供空间数据分布式存储管理和访问服务。通过搭建试验床,开展GeoDAC与开源GIS软件PostGIS在矢量数据读写访问性能方面的对比测试。结果表明,虽然GeoDAC没有获得写入性能的加速作用,但其具有PostGIS无法比拟的强大读取性能。GeoDAC将海量数据经过空间分割后分布在集群上,能够并行处理查询请求,极大地提高空间查询速度,具有广阔的应用前景。