專利名稱：基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法及檢測方法
技術領域：
本發明屬于地理信息系統中矢量地圖數據版權保護領域，具體涉及一種針對基于整體矢量地圖數據的魯棒性水印嵌入方法及檢測方法。
背景技術：
隨著計算機技術和互聯網的發展與普及，以及多媒體數據存儲和傳輸技術的進步，數字產品的傳輸和共享變得非常容易，也得數字產品的非法復制變得非常容易，隨之帶來了一系列有關版權的問題。為了保護版權所有者的利益，迫切需要找到一種有效的方法來保護數字產品的知識產權。
矢量地圖數據水印算法不同于傳統的基于圖像水印算法，這主要是由于地圖數據不具有圖像數據應用的普遍性等原因，同時還在于矢量地圖數據在數據結構、存儲形式、表現方式、應用環境、使用要求以及可能的攻擊行為等方面與圖像等多媒體數據都不一樣，一般的水印算法還很難直接應用在矢量地圖數據上。由此可見，數據水印技術在矢量地圖數據上的應用具有更加潛在的用途。由于地理空間數據是描述關于人類賴以生存的地球的重要信息，是國家基礎性、公益性設施，是國家基礎設施建設和地球科學研究的支撐性成果，是國家經濟、國防建設中不可缺少的資源，對社會持續發展起著重要作用，因此，對于矢量地圖數據的水印技術也具有非常好的使用前景。

發明內容
為了克服現有的矢量地圖數據的容易被非法拷貝、被逆向破解和原始數據無損恢復的不足，本發明提供一種能以有效解決矢量地圖數據被非法拷貝、被逆向破解和原始數據無損恢復問題的基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法及提取方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法，所述矢量地圖水印嵌入方法包括以下步驟(I)、設計一個具有標識意義的虛擬圓形標識；(I. I)、確定虛擬圓的基準半徑，標識特征為虛擬圓的半徑Y ；( I. 2)、定義一組水印信息嵌入同心圓組半徑Yn,OS Yn ；(I. 3)、定義虛擬圓的圓心坐標(X，Y)；(I. 4)、針對圓心坐標(X，Y)、同心圓組半徑Yn這一系列變量,設計具有標識意義的特定虛擬圓組，此虛擬圓組中包含有水印信息；(I. 5)、所述水印虛擬圓組允許覆蓋矢量數字地圖全圖；(2)、特征點的嵌入過程，具體如下(2. I)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列中的線段相切，那么切點就作為特征點加入矢量地圖坐標序列中；(2. 2)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列的線段相交，且有兩個交點時，我們只選取第一個交點，并按正常相交進行特征點的移位處理；(2. 3)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列正常相交，且交點與線段的端點重合時，那么就不需要做任何的處理，直接使用端點；(2. 4)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列正常相交，但交點與端點之間距離小于一個限定的誤差值d時，那么就刪除原來最近的端點，以新的交點代替端點；(2. 5)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列中的線段(X1, Y1) — (X21Y2)正常相交，且只有一個交點時，作為特征點插入，還需要消除三點共線因素，采用交點沿著圓弧左右移動一個限定的誤差值d ;那么這兩個點中，如何選擇那一個點插入坐標串。(3)、虛擬圓矢量地圖水印嵌入過程，對矢量地圖數據中具有2個頂點以上的坐標序列與一組虛擬同心圓中的每一個虛擬圓檢測是否有交點，如果存在交點，把相關交點插入到坐標序列中，具體如下 (3. I)、讀取矢量地圖坐標序列數據；(3. 2)、確定虛擬圓組的同心圓圓心坐標(X，Y)；(3. 3)、確定虛擬圓組的同心圓的基準半徑Y ；(3. 4)、對坐標序列數據中的相鄰兩點，判斷虛擬圓組中的虛擬圓(X-Xtl)2+(Y-Ytl) 2=r2 與線段(X1, Y1)- (X2，Y2)之間是否有交點；(3. 5)、則設交點為(X，Y)，那么其一定是(X1, Y1)- (X2，Y2)線段上的一點，其(X，Y)坐標可以由(X1, Y1)- (X2，Y2)兩點決定
權利要求
1.一種基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法，其特征在于所述矢量地圖水印嵌入方法包括以下步驟 (1)、設計一個具有標識意義的虛擬圓形標識； (I. I)、確定虛擬圓的基準半徑，標識特征為虛擬圓的半徑Y ; (I. 2)、定義一組水印信息嵌入同心圓組半徑Yn, OS Yn ； (I. 3)、定義虛擬圓的圓心坐標(X，Y)； (I. 4)、針對圓心坐標(X，Y)、同心圓組半徑Yn這一系列變量，設計具有標識意義的特定虛擬圓組，此虛擬圓組中包含有水印信息； (I. 5)、所述水印虛擬圓組允許覆蓋矢量數字地圖全圖； (2)、特征點的嵌入過程，具體如下 (2. I)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列中的線段相切，那么切點就作為特征點加入矢量地圖坐標序列中； (2. 2)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列的線段相交，且有兩個交點時，我們只選取第一個交點，并按正常相交進行特征點的移位處理； (2. 3)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列正常相交，且交點與線段的端點重合時，那么就不需要做任何的處理，直接使用端點； (2. 4)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列正常相交，但交點與端點之間距離小于一個限定的誤差值d時，那么就刪除原來最近的端點，以新的交點代替端點； (2. 5)、當虛擬圓與矢量地圖坐標序列中的線段(X1, Y1) - (X2, Y2)正常相交，且只有一個交點時，作為特征點插入，還需要消除三點共線因素，采用交點沿著圓弧左右移動一個限定的誤差值d ;那么這兩個點中，如何選擇那一個點插入坐標串； (3)、虛擬圓矢量地圖水印嵌入過程，對矢量地圖數據中具有2個頂點以上的坐標序列與一組虛擬網格中的每一條虛擬網格線檢測是否有交點，如果存在交點，把相關交點插入到坐標序列中，具體如下 (3. I)、讀取矢量地圖坐標序列數據； (3. 2)、確定虛擬圓組的同心圓圓心坐標(X，Y)； (3. 3)、確定虛擬圓組的同心圓的基準半徑Y ； (3. 4)、對坐標序列數據中的相鄰兩點，判斷虛擬圓組中的虛擬圓(X-Xtl)W(Y-Ytl)2=r2與線段(X1, Y1)- (X2，Y2)之間是否有交點； (3. 5)、則設交點為(X，Y)，那么其一定是(X1J1)- 2，1)線段上的一點，其《，￥)坐標可以由(X1J1)- (X2，Y2)兩點決定(X _ Y —瓦 ⑶ \ 2 + — 把公式(2)確定的交點(X，Y)代入已知的虛擬圓方程(X-Xtl) W(Y-Ytl)2=r2求得y —元二次方程； 根據U的一元二次方程中的求根判別式A，當A =O時，線段與虛擬圓相切，當A >0時，線段與虛擬圓相交，且有兩個交點；當A <0時，線段與圓沒有交變，再求得y —元二次方程解代入(2)式，即可求得交點(X，Y)坐標的坐標值； (3. 6)、最后根據虛擬圓水印算法設計思想中的特征點嵌入策略，把特征點插入到坐標序列中的(X1, Y1)與(X2，Y2)之間，得到特征點分布整體的矢量地圖數據。
2.一種基于虛擬圓的矢量地圖水印檢測方法，其特征在于所述檢測方法步驟如下 (4. I)、讀取矢量地圖坐標序列數據； (4. 2)、輸入具有密鑰的虛擬圓定位坐標與虛擬圓基準半徑； (4. 3)、根據虛擬圓定位坐標與基準半徑，對坐標序列數據中的相鄰兩點，判斷虛擬圓組中的虛擬圓(X-Xtl)2+(Y-Ytl) 2=r2與線段(X1, Y1) - (X2, Y2)之間是否有交點； (4. 4)、設交點為(X，Y)，那么其一定是(X1, Y1)- (X21Y2)線段上的一點，其(X，Y)坐標可以由(X1, Y1)- (X2，Y2)兩點決定
全文摘要
一種基于虛擬圓的矢量地圖水印嵌入方法，包括以下步驟(1)、設計一個具有標識意義的虛擬圓形標識；(2)、特征點的嵌入方法；(3)、虛擬圓矢量地圖水印嵌入過程，對矢量地圖數據中具有2個頂點以上的坐標序列與一組虛擬同心圓中的每一個虛擬圓檢測是否有交點，如果存在交點，那么就根據算法思想的特征點嵌入策略，把相關交點插入到坐標序列中。以及提供一種于虛擬圓的矢量地圖水印檢測方法。本發明能以有效解決矢量地圖數據被非法拷貝、被逆向破解和原始數據無損恢復問題。
文檔編號G06T1/00GK102968757SQ20121036755
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者朱文忠, 李巖, 葉露涵, 朱龍澤 申請人:浙江工業大學