一种保持方向关系的矢量地图可逆信息隐藏方法

摘要

本发明提供一种保持方向关系的矢量地图可逆信息隐藏方法。包括如下步骤：获取顶点坐标；顶点坐标排序；有序序列坐标分段；计算段的边界；获取段的扩展坐标序列，嵌入水印；获取有序含水印坐标序列；获取含水印坐标；水印提取及无损恢复。本发明对各坐标轴顶点坐标排序并分段，利用段的边界坐标扩大嵌入容量，依据矢量地图的精度误差容限设置嵌入参数，通过设定水印嵌入条件，使水印嵌入过程不改变各坐标轴的顶点坐标相对位置，保持矢量地图图元方向关系的同时，具有较好不可见性；另一方面该算法在水印提取后，无损恢复矢量地图原始数据，能够有效确保矢量地图的精确使用。

主权项

一种保持方向关系的矢量地图可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取顶点坐标；顺次扫描矢量地图顶点，获取顶点坐标序列V＝{v_j(x_j,y_j)|j＝1,2,...,n}，v_j表示顶点序列V中的第j个顶点，x_j和y_j分别表示顶点v_j的x坐标和y坐标，n表示序列V中的顶点数目，将X＝{x_j|j＝1,2,…,n]}和Y＝{y_j|j＝1,2,…,n}分别记为与坐标序列V对应的x坐标序列和y坐标序列，将x_max和x_min分别记为序列X中坐标的最大值和最小值，y_max和y_min分别记为序列Y中坐标的最大值和最小值；(2)顶点坐标排序；按照升序，将步骤(1)中序列X的坐标排序，得到有序序列$X^s=\left\{x_j^s\right|j=1,2,...,n\}$$(x_t^s\le x_{t+1}^s\le x_{t+2}^s,t=1,2,...,n-2),$表示序列X中第j个坐标；(3)有序序列坐标分段；将步骤(2)中有序序列X^s的坐标平均分为D_x(D_x≥1)段，将划分的第i(i＝0,1,…,D_x–1)段记为S_i，每段的长度记为l_x，将段S_i对应的坐标序列记为表示序列的第j个坐标，n_i表示序列的坐标数目；(4)计算段的边界；为步骤(3)的每个段S_i(i＝0,1,…,D_x–1)计算定义该段范围的左端点坐标和右端点坐标将计算得到和称为S_i的边界坐标；(5)获取段的扩展坐标序列；对于步骤(3)的每个段S_i(i＝0,1,…,D_x–1)，将其边界坐标作为第一个坐标，作为最后一个坐标，加入到其对应的坐标序列中，得到段S_i的扩展坐标序列${X_i}^a=$表示序列X_i^a的第j个坐标；(6)嵌入水印；在步骤(5)的每个扩展坐标序列X_i^a(i＝0,1,…,D_x–1)的eligible顶点中嵌入水印，嵌入水印后，得到含水印坐标序列表示序列X_i^a′的第j个坐标，由于嵌入方法不改变坐标序列X_i^a的坐标相对顺序，X_i^a′仍然为有序坐标序列，即${x_{i,t}^a}^{\prime }\le {x_{i,t+1}^a}^{\prime }\le {x_{i,t+2}^a}^{\prime }(t$$=0,1,...,n_i-1),$且$x_{i,0}^a={x_{i,0}^a}^{\prime },x_{i,n_i+1}^a={x_{i,n_i+1}^a}^{\prime },$从X_i^a′中去除和得到有序坐标序列X_i^s对应的含水印序列$X_i^{s^{\prime }}=\left\{{x_{i,1}^a}^{\prime },{x_{i,2}^a}^{\prime },...,{x_{i,n_i}^a}^{\prime }\right\}=\left\{{x_{i,j}^s}^{\prime }|j=0,1,...,n_i-1\right\}({x_{i,t}^s}^{\prime }\le {x_{i,t+1}^s}^{\prime }\le {x_{i,t+2}^s}^{\prime },t=$$0,1,...,n_i-3),$表示序列X_i^s′的第j个坐标；(7)获取有序含水印坐标序列；按照升序，将步骤(6)的含水印序列顺次连接，得到有序坐标序列X^s对应的含水印坐标序列$X^{s^{\prime }}=\left\{{x_j^s}^{\prime }\right|j=1,2,...,n\}({x_t^s}^{\prime }\le {x_{t+1}^s}^{\prime }\le {x_{t+2}^s}^{\prime },t=1,2,...,n-2),$表示序列X^s'的第j个坐标；(8)获取含水印坐标；依据步骤(2)中序列X和序列X^s的一一映射关系，通过调整含水印坐标序列X^s'的坐标位置，得到含水印坐标序列X'＝{x_j'|j＝0,1,…,n–1}，x_j'表示序列X'的第j个坐标；(9)获取含水印矢量地图；利用步骤(2)‑(8)，在顶点坐标序列V的y坐标中嵌入水印后，得到含水印顶点坐标序列V＝{v_j'(x_j',y_j')|j＝1,2,...,n}，其中v_j'表示V'的第j个顶点，y_j'表示顶点v_j'的y坐标；(10)水印提取及无损恢复；依据嵌入参数，提取含水印矢量地图水印信息并恢复其原始数据；具体步骤如下：(10.1)获取含水印顶点坐标；依据步骤(1)，获取含水印矢量地图顶点坐标序列V＝{v_j'(x_j',y_j')|j＝1,2,....,n]}及与之对应的含水印x坐标序列X'＝{x_j'|j＝1,2,…,n}和含水印y坐标序列Y'＝{y_j'|j＝1,2,…,n}；其中，v_j'表示顶点序列V'的第j个顶点，x_j'和y_j'分别表示顶点v_j'的x坐标和y坐标，n表示序列V'的顶点数目；将x_max'和x_min'分别记为序列X'中坐标的最大值和最小值，将y_max'和y_min'分别记为序列Y'中坐标的最大值和最小值；(10.2)含水印顶点坐标排序；依据步骤(2)，将序列X'的坐标排序，得到含水印坐标序列X^s'；(10.3)含水印有序序列坐标分段；依据步骤(3)，将x_max'和x_min'之间的距离平均分为D_x'(D_x'≥1)段，每段的长度为l_x'，并计算段S_i'(i＝0,1,…,D_x'–1)对应的含水印坐标序列记为(10.4)计算段的边界；依据步骤(4)，计算每个段S_i'(i＝0,1,…,D_x'–1)的边界坐标和为段S_i′的左端点坐标，为段S_i′的右端点坐标；(10.5)获取段的含水印扩展坐标序列；依据步骤(5)，对于每个段S_i'(i＝0,1,…,D_x'–1)，将其边界坐标和分别作为第一个坐标和最后一个坐标，加入到其对应的含水印坐标序列中，得到段S_i′的含水印扩展坐标序列X_i^a′；(10.6)提取水印和恢复原始数据；从每个含水印扩展坐标序列X_i^a′(i＝0，1，...，D_x′‑1)的eligible坐标中提取水印并恢复原始数据，得到恢复数据的扩展坐标序列X_i^a；从序列X_i^a中去除第一个坐标和最后一个坐标，得到有序坐标序列X_i^s；(10.7)获取恢复数据的有序坐标序列；按照升序，将每段对应的有序坐标序列X_i^s(i＝0，1，...，D_x‑1)顺次连接，得到恢复数据的有序坐标序列X^s；(10.8)获取原始坐标序列；利用本步骤b中序列X'和序列X^s'的一一映射关系，通过调整恢复数据的有序坐标序列X^s的坐标位置，得到含水印坐标序列X；(10.9)恢复矢量地图原始数据；利用本步骤的b‑h，提取含水印y坐标序列Y'中水印信息并恢复其原始数据，最终得到原始顶点坐标序列V，恢复矢量地图原始数据。