一种支持篡改定位的电子航海图零水印研究

本文针对电子航海图（ENC）使用过程中面临的数据安全问题,结合S-57标准下CRC校验和完整性认证需求,提出了一种顾及点位篡改定位特性的电子航海图零水印算法。该算法在分析ENC物标（要素）中以经纬度表示的离散点位坐标数据分布规律的基础上,构造离散点经纬度坐标数据校验码生成模型,结合离散点经纬度坐标数量对ENC单元格网进行二叉树分块处理,并分块解算基于离散点经纬度坐标校验码的二值序列,通过该二值序列与置乱加密后的水印图像进行异或操作构造零水印图像。算法中离散点的经纬度坐标校验码和格网分块技术的引入,在保证ENC数据精度和满足CRC校验的同时,具备点位篡改定位的特性。试验结果表明,该水印算法具有良好的稳健性、不可见性和一定的篡改定位精度,适用于电子航海图数据的版权保护。     

运用DFT的矢量地理数据零水印算法

针对目前矢量地理数据零水印算法鲁棒性差的问题,提出了一种基于DFT的矢量地理数据零水印算法。首先,利用Douglas-Peucker压缩算法提取矢量地理数据特征点;其次,对特征点进行DFT变换,得到矢量特征点的相位序列;接着,计算相位序列符号值,若该相位符号值大于等于0,其符号值为1,否则为0;然后,对N×N大小的水印图像进行Arnold置乱,得到置乱后水印图像;最后,从第2个相位符号值开始,选取前N×N个相位符号值构成特征矩阵并与置乱后的水印图像进行异或运算来构造零水印图像。实验结果表明该算法对平移、旋转等几何攻击具有鲁棒性,并对增点、删点攻击和坐标系转换攻击鲁棒性较好,具有一定的实用性。     

一种矢量线状要素数据零水印算法

提出一种针对矢量线状要素数据的零水印算法。首先,利用Arnold技术置乱原始水印图像;然后,采用Douglas-Peucker压缩算法提取矢量线状要素数据的特征点;最后,将置乱后的水印图像与由相邻特征点所构成直线的斜率调制所得的二值矩阵进行异或运算,从而构造出零水印图像。实验结果表明,该算法能够抵抗常见的平移、旋转、缩放等几何攻击,并且对Douglas-Peucker压缩和裁剪攻击具有较好的鲁棒性。     

一种基于最小四叉树分块和特征夹角的零水印算法

为解决传统水印算法嵌入水印时对数据造成失真问题,本文提出一种基于最小四叉树分块和特征夹角的零水印算法。本算法以矢量地图数据线图元的特征点为基础,采用D-P压缩算法提取线图元的特征点,对矢量地图按照特征点坐标进行最小四叉树分块,保证每个分块内均可以构造一个完整的零水印信息,然后根据矢量地图坐标点之间在几何操作前后的不变性,利用每个最小分块内每一线图元上的前后特征点构造特征夹角,最后将置乱后的有效水印与特征夹角进行异或操作构造零水印信息。该算法保证了线图元的完整性,并且由于该算法不对原始数据进行任何修改,解决了传统水印算法的鲁棒性和不可感知性之间的矛盾。实验结果表明,该算法具有很好的鲁棒性,可以用来对矢量地图进行版权保护。     

一种基于分布中心的矢量数据零水印算法

针对鲜有零水印算法能同时适用于点、线、面矢量数据版权保护,提出一种基于分布中心的矢量地理空间数据零水印算法。首先,对矢量数据进行格网划分;其次,计算格网内每个点到其算数平均值中心的距离,并将得到的距离序列与距离平均值进行比较,大于等于距离平均值,则记为1,否则为0;然后,统计格网内的0和1数量的多数,记为0或1,以此生成空间数据特征值;最后,将该特征值与置乱后的二值水印进行异或,构造出零水印图像。实验表明,文中算法能同时适用于点、线、面矢量数据,并且对常见的平移、缩放、裁剪、格式转换、随机删点等攻击鲁棒性好。     

一种矢量瓦片零水印算法

针对栅格瓦片和矢量地图的零水印算法不能完全应用于矢量瓦片的问题,提出了一种基于色彩特征的SVG矢量瓦片零水印算法:以SVG矢量瓦片的色彩分布概率为重要特征,利用变换和特定的运算将该特征嵌入原始水印图像中形成零水印。由于该算法未对矢量瓦片数据进行任何修改,常见的几何编辑、几何变换、数据压缩、坐标精度约减等不影响水印的提取;因对各色彩特征进行了一定的约简,少量实体的删减也不影响水印的提取。实验结果表明该零水印算法对矢量瓦片生成效率的影响甚少,可以为矢量瓦片版权保护相关研究提供参考。     

基于不变矩和Hilbert码的矢量居民地零水印算法

提出了一种针对矢量居民地数据的零水印算法。为增强零水印的抗裁剪能力,算法利用Hilbert排列码对数据分块以便构造多个零水印。每块零水印的构造方法为:首先,利用Arnold技术置乱原始水印图像;然后,计算居民地图形的矢量不变矩集并将其映射成一个二值矩阵;最后,将置乱后的水印图像与不变矩集所映射的二值矩阵进行异或运算,完成零水印构造。实验结果表明,该算法能够抵抗常见的平移、缩放、旋转等几何攻击,对裁剪攻击也具有较好的鲁棒性。     

一种基于混沌变换和小波变换的零水印算法

根据零水印的概念,提出了一种基于混沌变换和小波变换相结合的水印生成算法。该方法不对原始图像作任何修改,在对原始水印混沌加密以后,利用小波变换低频系数特征实现水印的嵌入。试验证明,该方法解决了水印不可见性和鲁棒性之间的矛盾,具有很强的抗攻击能力。     

一种矢量线数据零水印算法

为了满足矢量地理空间数据高精度和零扰动的实用性需要,该文提出一种零水印算法。首先利用Logistic混沌映射置乱原始水印图像;然后对原始矢量线数据进行离散傅里叶变换,获得离散傅里叶变换后的相位值,并将相位值由弧度值转换为角度值;接着随机选取均匀分布的角度值,向下取整后转换为相应的二进制形式,得到二值矩阵;最后将置乱后的水印图像与由相位值构成的二值矩阵进行异或操作,从而构造出零水印图像。实验结果表明,该算法能够抵抗常见的平移、缩放等几何攻击,并且对数据格式转换攻击、投影变换攻击具有较好的鲁棒性。     

一种抗等角投影变换矢量地图数据水印机制

投影变换攻击是针对矢量地图数据水印的一种常见攻击方式,目前大多数水印算法都无法有效抵抗投影变换攻击。通过研究投影变换和矢量地图数据的特点,设计了一种折线变换方案,该方案是将折线由点坐标表示方式转化为距离和角度的表示方式,通过对转换后的角度系数嵌入水印,能够有效抵抗等角投影变换攻击。通过实验验证,该算法是可行的,且具有良好的不可见性和抗等角投影攻击的鲁棒性。