一种GIS矢量数据线面图层版权认证方法

摘要

本发明公开了一种GIS矢量数据线面图层版权认证方法，包括版权标记生成过程以及版权标记提取和认证过程。本发明主要针对GIS矢量数据中地理要素走向特征稳定和不易遭受攻击的特点，以及零水印利用原始作品的重要特征来构造原始水印信号，而不是修改这些特征的优势，通过地理要素走向特征构建用于GIS矢量数据版权认证的零水印，较好地解决了GIS矢量数据水印的不可感知性和鲁棒性之间的矛盾。本发明的版权认证方法能有效抵抗数据编辑、数据裁剪、几何变换等多种攻击，具有较高的鲁棒性，且不会对数据质量造成任何影响。

主权项

1.一种GIS矢量数据线面图层版权认证方法，具体包括如下步骤：（一）版权标记生成过程步骤一：打开一GIS矢量数据线图层文件或者面图层文件；步骤二：设置方位角分组个数，记为N，为确保整除，N需选择360的公约数，则将0-360这一方位角空间划分为s={(360*i/N，360*(i+1)/N]|i=0,1,…,N}的N个区间；步骤三：设置一长度为N的整型数组Angle,数组元素初值赋为0，用于存贮要素走向分布在每个区间内的要素个数；步骤四：进行要素走向计算：如果是线图层，则依次读取每一要素的首节点和尾节点，分别记为P1(x₁,y₁)、P2(x₂,y₂)；如果是面图层，则依次读取每一要素的首节点和中间节点，分别记为P1(x₁,y₁)、P2(x₂,y₂)；然后，依据下式（1）和（2）计算P1(x₁,y₁)和P2(x₂,y₂)这两点所成线段与X正轴间逆时针方向的夹角a，a∈(0,360]；$\theta =\left\{\begin{array}{cc}\arctan \left(\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\right)& (x_2-x_1)>0\\ \arctan \left(\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\right)+\pi & (y_2-y_1)\ge 0,(x_2-x_1)<0\\ \arctan \left(\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\right)-\pi & (y_2-y_1)<0,(x_2-x_1)<0\\ +\frac{\pi }{2}& (y_2-y_1)>0,(x_2-x_1)=0\\ -\frac{\pi }{2}& (y_2-y_1)<0,(x_2-x_1)=0\end{array}\right.---\left(1\right)$$a=\left\{\begin{array}{cc}\frac{180*\theta }{\pi }& \theta \in (0,\pi ]\\ \frac{180*(\theta +2\pi )}{\pi }& \theta \in (-\pi ,0]\end{array}\right.---\left(2\right)$步骤五：针对每一要素走向，即夹角a，循环执行：根据公式（3）计算夹角a所在区间的序数k，k∈[1,N]，并设置Angle[k]的值；步骤六：遍历数组Angle，查找到其中的最大取值Max，并将Max的位数记为m；步骤七：依次读取数组Angle中每个元素的取值，并通过在左边补“0”统一处理为m位；步骤八：将N个m位的数字，按在数组Angle中的序数依次排列在一起，形成特征认证信息Wr；步骤九：在特征认证信息Wr前面加上8位当前日期字符串后，根据用户设置密钥信息Key，基于RSA加密算法对认证信息W进行加密，生成带时间戳的版权标识加密信息We；信息We、密钥信息Key、位数m及方位角分组个数N需存档，以备版权认证使用；（二）版权标记提取和认证过程步骤一：当发现可疑产品时，提供We信息、密钥信息Key、位数m、方位角分组个数N和可疑GIS矢量数据文件用于版权认证；步骤二：根据方位角分组个数N，按照前述版权标记生成过程中步骤一至步骤五，计算数组Angle中各元素取值；步骤三：根据密钥信息Key，对存档的版权标识加密信息We进行解密，生成8位时间戳信息和特征认证信息Wr；步骤四：根据位数w，将特征认证信息Wr还原到数组OriginAngle中；步骤五：循环执行以下操作N次：（a）根据下式(4)计算数组Angle和数组OriginAngle的距离；$D=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\left(\mathrm{Angle}\right[i]-\mathrm{OriginAngle}[i\left]\right)}^2}---\left(4\right)$（b）按下式（5）将数组Angle中的各元素循环右移一位，即：$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Angle}\left[0\right]=\mathrm{angle}[N-1]\\ \mathrm{Angle}[i+1]=\mathrm{Angle}\left[i\right](0\le i<N-1)\end{array}\right.---\left(5\right)$（c）根据公式（4），重新计算Angle和数组OriginAngle中各元素的距离D；步骤六：求取多次计算结果D的最小值，并根据D取最小值时的数组Angle和数组OriginAngle，依据公式（6）计算相似度S；$S=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\mathrm{Angle}\left[i\right]\times \mathrm{OriginAngle}\left[i\right]}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\sqrt{\mathrm{Angle}{\left[i\right]}^2}\times \sqrt{\mathrm{OriginAngle}{\left[i\right]}^2}}---\left(6\right)$步骤七：t为用户指定阈值，如果S>=t,则证明可疑产品为侵权作品；否则，则不是侵权作品。