用于认证的矢量地理数据脆弱水印算法研究

Vector geographic data is the foundation of national and national defense construction. The key technology to ensure the usability of vector geographic data is authentication, which can be ensured by fragile watermarking effectively. So far, the research on fragile watermarking for vector geographic data mainly focus on tamper locating both domestic and abroad, less on tamper distinguishing and tamper recovering, which are also very important in vector geographic data authentication. Based on analyzing the features of vector geographic data authentication and the mechanism of fragile watermarking technique deeply, This project designs the algorithms of generating, embedding and detecting for fragile watermarking to solve the problem of lifting accuracy for tamper locating and tamper distinguishing. Then the fragile watermarking algorithms of tamper recovering for vector geographic data are designed separately using feature matching, invariant of tamper attack searching and distributed embedding to solve the problem of tamper recovering systematically. All of the achievements will promote the development and application of fragile watermarking for vector geographic data authentication.

矢量地理数据是国家和国防建设的基础，认证技术是保障其正常使用的关键，脆弱水印技术是实现矢量地理数据认证的有效手段。目前，国内外针对矢量地理数据脆弱水印的研究主要集中在篡改定位上，对区分篡改类型研究较少，更少有学者研究篡改攻击后数据的恢复问题，这也是矢量地理数据认证中十分重要的内容。本项目在深入分析矢量地理数据认证特点和脆弱水印技术机理基础上，以解决矢量地理数据篡改定位的准确性和精确区分篡改类型的问题为切入点，设计并实现矢量地理数据精确篡改定位脆弱水印生成、嵌入、检测算法，进而基于特征匹配、篡改攻击不变量以及分布式思想，分别设计矢量地理数据篡改恢复脆弱水印算法，系统解决篡改恢复的问题，有力推动脆弱水印技术在矢量地理数据认证中的深入发展和可靠应用。

矢量地理数据是地理空间数据的重要组成部分，是国民经济、国防建设中不可缺少的战略资源。矢量地理数据的特殊性使其更加容易被破坏，造成的影响和损失也更加广泛、严重。在这样的背景下，矢量地理数据的安全问题也迫切需要可靠、有效的技术来保障。. 数字水印应用于矢量地理数据的保护具有独到的优势，能够有效解决版权保护、侵权追踪等数据安全问题。随着矢量地理数据应用的深入，尤其是网络化应用的普及，矢量地理数据认证方面的要求也日趋增多。认证，即数据的真伪辨别和完整性鉴定，是矢量地理数据可靠与可用的保证。围绕矢量地理数据认证的要求，利用脆弱水印技术，本项目具体研究内容和主要结果如下：. 1、用于精确认证的矢量地理数据脆弱水印算法研究.基于脆弱水印在精确认证方面的优势，提出了一种基于数据点自身特征的矢量地理数据脆弱水印算法，算法利用矢量地理数据自身的特征映射生成脆弱水印，并基于量化思想将水印信息嵌入到数据点上，实现对矢量地理数据篡改的检测，并将篡改精确定位到数据点上。在此基础上，将数据点两两联系起来，利用数据点和相邻数据点的特征共同生成脆弱水印信息，提出了一种顾及相邻数据点特征的矢量地理数据脆弱水印算法，并对算法的适应性进行了讨论，能够对矢量地理数据大多数篡改实现精确认证和定位。. 2、用于选择性认证的矢量地理数据脆弱水印算法研究.分析矢量地理数据应用中的合法与不合法失真，研究用于选择性认证的矢量地理数据半脆弱水印算法。针对数据压缩为合法失真的情况，对矢量地理数据特征点和非特征点使用不同的水印嵌入方法，提出了一种抗D-P压缩的矢量地理数据半脆弱水印算法，实现对数据压缩的选择性认证。针对数据平移、旋转几何变换为合法失真的情况，利用变换时的距离不变量构造距离常函数，针对函数值自适应地确定水印嵌入位置进行水印嵌入，提出了一种抗几何变换的矢量地理数据半脆弱水印算法，实现对数据平移、旋转几何变换的选择性认证。