1.一种基于DFT系数组合的矢量地理空间数据数字水印方法,包括以下步骤:
1)生成水印信息;
2)以地图为对象,基于DFT系数组合多项式建立水印载体模型;
所述步骤2)具体步骤为:
2‑1)提取特征点集合:选取地图对象中所有曲线,对于每条曲线,采用道格拉斯‑普克算法提取特征点集合,提取的特征点集合为v,v中的特征点vk=(xk,yk),k=1,2,…,N,N为特征点总个数;
2‑2)进行傅里叶变换:将vk中的xk与yk组合表示成一个复数序列ak:ak=xk+iyk
对由复数序列ak构成的集合a进行离散傅里叶变换,得到离散傅里叶系数集A,集合A中的元素为Al,l∈[1,N];
2‑3)建立水印载体模型:对A中的系数做如下操作,从A的第一个系数开始,依次序将每相邻n个系数构成一个系数组,第b个系数组中的系数为A(b‑1)n+h,其中h=1,2,…n,b表示系数组的序号,b=1,2…s,s=TRUNC(N/n),TRUNC( )表示截尾取整函数,将第b个系数组中的系数构成如下式的多项式:则C即为水印载体模型,βh为水印载体模型参数;
3)以地图对象为单位,基于所建立的水印载体模型,将水印信息调制于每个地图对象中;
所述步骤3)具体步骤为:
3‑1)根据所嵌入水印位信息及经典量化索引调制模型计算水印载体量化值Q(C);计算公式如下:上式中,round为取最近整数函数,Δ为量化步长,%为取余数运算符号,f为中间临时变量,wj为要嵌入的水印位信息,为步骤1)中生成的水印信息,取值为1或0;
3‑2)计算第b个系数组的水印载体改变量:Ce=Q(C)‑C;
3‑3)计算第b个系数组DFT系数值的改变量:ΔA(b‑1)n+h=Ce/(nβh);
3‑4)修改第b个系数组DFT系数值:
A′(b‑1)n+h=A(b‑1)n+h+ΔA(b‑1)n+h;
3‑5)重复步骤3‑2)‑步骤3‑4),修改所有系数组DFT系数值,得到集合A′;
3‑6)对A′进行离散傅里叶逆变换,得到嵌入水印后的特征点集合v′,v′中的特征点v′k=(x′k,y′k),k=1,2,…,N;
3‑7)根据v′修改特征点坐标,得到嵌入水印后的矢量数据;
4)提取水印信息。
2.根据权利要求1所述的基于DFT系数组合的矢量地理空间数据数字水印方法,其特征在于,所述步骤1)具体步骤为:读取原始二值水印图像,应用Logistic混沌变换置乱水印图像;然后将置乱后的水印图像变换为一维序列{wj=0,1|j=1,2,…,M},M为水印长度,wj根据置乱后的水印图像生成,取值为0或1。
3.根据权利要求2所述的基于DFT系数组合的矢量地理空间数据数字水印方法,其特征在于,所述步骤2‑1)中,曲线特征点提取过程如下:(a)选定地图对象中的一条曲线Q1,将曲线Q1首尾节点v1,vN作为初始特征点,并分别记为v1=(x1,y1),vN=(XN,yN),在v1,vN之间虚连一条线段S1;
(b)求出曲线Q1首尾两节点之间的各点到该线段S1的距离,找出距离该线段S1最远的点,记距离最远的点到线段S1的距离为d1,如果d1大于给定阈值,则该距离最远的点记为新特征点v2;
(c)将曲线Q1首尾两节点分别与新产生的特征点v2虚连,构成新的线段S2和S3,以新特征点v2为界将曲线Q1分为两条曲线Q2和Q3,其中Q2的首尾节点为v1,v2,Q3的首尾节点为v2,vN,假设与线段S2对应的曲线为Q2,与线段S3对应的曲线为Q3,对每条新线段,重复步骤(b)的操作,得到新的特征点,即对于线段S2,求出曲线Q2首尾两节点之间的各点到该线段S2的距离,找出距离该线段S2最远的点,如果距离最远的点到线段S2的距离大于给定阈值,则该距离最远的点记为新特征点;对于线段S3,求出曲线Q3首尾两节点之间的各点到该线段S3的距离,找出距离该线段S3最远的点,如果距离最远的点到线段S3的距离大于给定阈值,则该距离最远的点记为新特征点;
(d)对于每个新产生的特征点,重复步骤(c)的操作;经过上述特征点提取过程,得到曲线特征点集合v。
4.根据权利要求2所述的基于DFT系数组合的矢量地理空间数据数字水印方法,其特征在于,所述步骤2‑2)中,将集合a进行离散傅里叶变换得到的离散傅里叶系数包括幅值系数和相位系数。
5.根据权利要求4所述的基于DFT系数组合的矢量地理空间数据数字水印方法,其特征在于,所述步骤4)具体步骤为:
4‑1)采用道格拉斯‑普克算法提取地图对象曲线特征点集合v″,v″中的特征点vk″=(xk″,yk″),k=1,2,…,N;
4‑2)将vk″中的xk″与yk″组合表示成一个复数序列ak″:ak″=xk″+iyk″;
4‑3)对由复数序列ak″构成的集合a″进行离散傅里叶变换,得到离散傅里叶系数集A″;
4‑4)在A″中,分别对幅度系数及相位系数做如下操作,从A″的第一个系数开始,依次序将每相邻n个系数构成一个系数组,第b个系数组中的系数为A″(b‑1)n+h,其中h=1,2,…n,b表示系数组的序号,b=1,2…s,s=TRUNC(N/n),TRUNC( )表示截尾取整函数,将第b个系数组中的系数构成如下式的多项式:
4‑5)基于量化索引调制模型,根据C″所在量化区间提取水印位,计算方法如下:上式中,ω″为提取出的水印位,/为除法取整数运算符号,Δ为量化步长,%为取余数运算符号;
4‑6)对提取到的一维水印序列进行升维处理并反置乱,得到最终水印图像。
6.根据权利要求5所述的基于DFT系数组合的矢量地理空间数据数字水印方法,其特征在于,所述步骤4)之后还包括对提取的水印图像采用人工目视判断的方法进行水印图像验证的步骤。