面向内容的矢量地图数据认证与版权保护方法研究

Vector map data is the main content of the national spatial data infrastructure, its copyright needs protection. Watermarking is usually used for its copyright protection. However, the watermarking algorithms, which are used in copyright protection for vector map data, are robust watermarking which have the disadvantage that those methods cannot be used in the authentication and copyright protection in condition of scale transformation and content changes. Perceptual hash in cryptography has been widely applied for authentication and copyright protection in the fields of multimedia. Therefore, this study introduces it into the field of vector map data copyright protection and will focus on the following issues：.(1) Construction of perceptual hashing for vector map data, evaluation index system and evaluation model of perceptual hashing for vector map data; .(2) Perceptual hashing watermarking algorithms considering scale transformation; .(3) Perceptual hash watermarking algorithm based on content-preserving for vector map data; .(4) Approaches of evaluating watermarking algorithms based on the perceptual hashing. .The objective of this study is to achieve two perceptual hash watermarking algorithms, which can resist the scale transformation attacks and content change attacks of vector map data respectively, and make the content-based vector map data authentication and copyright protection possible.

矢量地图数据是国家空间数据基础设施的主要内容，其版权需要保护，目前通常借助于数字水印技术。但是，常见的矢量地图数据水印基本属于鲁棒水印，缺陷是对地图在尺度变换和内容更改后难以进行认证和版权保护；而密码学中的感知哈希已经在多媒体内容的认证和版权保护中被证明非常有效。因此，为了解决面向内容的矢量地图数据认证和版权保护问题，本课题拟引入感知哈希的理论和方法，主要展开如下的研究工作：（1）矢量地图数据感知哈希构造方法与感知哈希评价指标体系及评价模型；（2）顾及尺度变换的矢量地图数据感知哈希水印算法；（3）内容保持的矢量地图数据感知哈希水印算法；（4）矢量地图数据感知哈希水印算法的评价方法。本研究的目标是：实现两类感知哈希水印算法，可分别抵御矢量地图数据的尺度变换攻击和内容更改攻击，使面向内容的矢量地图数据认证与版权保护成为可能。

地理空间数据是GIS应用的核心，数字水印是地理信息安全及保护数字地图版权的一种有效方法。本课题首先系统的研究了数字水印的理论基础，梳理了矢量空间数据数字水印的研究进展；对矢量地图数据、遥感影像、BIM模型等地理空间数据安全和版权保护需求分析，结合目前地理信息安全前沿技术研究，凝练和提出了矢量地图数据、遥感影像等地理空间数据安全保护和完整性认证的基本理论和方法框架。其次，利用地理空间数据特点，运用数字水印技术，构建了多个地理空间数据数字水印模型用于数据版权保护或数据的完整性认证；运用数字指纹技术，构建了适用于矢量地图数据抗合谋数字指纹算法，用于盗版用户的追踪溯源。最后，运用感知哈希方法，研究了面向内容的矢量地图数据和遥感影像数据认证和版权保护模型。本课题研究为地理空间数据版权保护提供了新的思路，丰富了地理信息安全及地理空间数据版权保护及完整性认证的理论与方法。