二維矢量地圖脆弱水印技術研究.pdf

1、現今，二維矢量地圖作為地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System,GIS）的基礎數據在軍事、民用制圖、城市規(guī)劃、導航等領域得到了廣泛的應用。借助現有強大的信息處理工具和公共網絡，人們可以方便快捷地復制、修改并發(fā)布這些矢量地理空間數據。同時，在一些對二維矢量地圖內容的真實性和完整性進行驗證非常重要的應用場合，這些操作方式的易用性和廣泛性及公共網絡潛在的安全漏洞使得二維矢量地圖認證技術的使用成為必要，而獲取

2、這些矢量地理空間數據所需的高額費用更進一步強化了這一必要性。脆弱水印技術作為一種潛在的解決方案受到了國內外研究者的廣泛關注，并成為國際學術界的研究熱點。
　　本文詳細分析了二維矢量地圖脆弱水印的篡改定位問題、安全問題以及信息嵌入機制問題等關鍵問題，并重點對精確定位篡改的二維矢量地圖脆弱水印技術展開研究。論文的主要貢獻包括：
　　首先，為了精確定位篡改圖元組，認證后恢復原始數據，提出一種基于圖元標記的二維矢量地圖可逆脆弱水印算

3、法。算法使用可逆水印技術嵌入每組圖元的認證水印，保證了認證后矢量地圖原始信息的恢復。為在水印驗證過程中正確識別每組圖元，提出了基于插入頂點的圖元標記方法。利用這些標記，算法能夠正確分組圖元，具有高篡改定位精度。
　　為了容忍旋轉、均勻縮放和平移操作，提出一種旋轉、均勻縮放和平移不變的二維矢量地圖脆弱水印算法。通過使用圖元標記方法標記圖元初始位置，算法能夠獲取高篡改定位精度。利用對數半徑差值的哈希值生成每個圖元組的認證水印，并使用旋

4、轉、均勻縮放和平移不變的水印方法將其嵌入，算法保證了對惡意攻擊具有敏感性的同時，還確保了對旋轉、均勻縮放和平移操作的魯棒性。
　　為了精確定位篡改區(qū)域，認證后恢復原始數據，提出一種定位篡改塊的二維矢量地圖可逆脆弱水印算法。算法依據閾值將矢量地圖劃分為兩類不同的塊：normal和complex塊。為了降低水印嵌入給normal塊帶來的擾動，提出了一種基于LSD（least-significant-digit，最低有效數位）平面的可逆

5、信息隱藏算法。為了實現complex塊的認證，提出了一種基于插入頂點的脆弱水印技術。通過使用可逆水印技術，算法能夠恢復矢量地圖原始數據，而利用每塊單獨的認證水印，算法能夠精確定位發(fā)生篡改的矢量地圖塊。
　　另外，為了進一步降低基于塊的二維矢量地圖可逆脆弱水印算法的時間復雜度，提出一種基于虛擬坐標的可逆脆弱水印算法。算法不僅能夠精確定位發(fā)生篡改的矢量地圖塊，恢復矢量地圖原始信息，而且具有低時間復雜度，高嵌入容量和高不可見性。