矢量地图数据的非对称数字水印技术研究

The watermarking technology has been widely used in the copyright protection and integrality authentication of the vector map data. Until now, the watermarking algorithms of the vector map data is symmetrical, and the embedding process and the detecting process of them are inversed, as a result of that, the applied range of the vector map data is limited badly. So, the item selects the asymmetrical watermarking algorithms as the target of the study, and focused research on the basic theories and models, the asymmetrical watermarking algorithms based on the secret key, the asymmetrical watermarking algorithms based on the algorithmic process and constructing assess index system of the vector map data. The study results of the item could not only guarantee the safety of the embedded watermark while the detecting method and key is public, but also offer the technological support for detecting the effectiveness and legality of the data in real time and increase the enforcement efficiency of the watermark implementation frameworks.

数字水印技术已经被广泛应用于矢量地图数据的版权保护和完整性认证。目前矢量地图数据水印算法都属于对称水印算法，水印嵌入和检测过程是一个互逆过程，由检测算法及密钥可以很容易地推导出水印的嵌入算法和密钥，导致水印检测算法及检测密钥不能公开，限制了其应用范围。为此，本项目以实现矢量地图数据非对称水印为目标，着重研究矢量地图数据非对称水印基础理论与模型、基于密钥的矢量地图数据非对称水印算法、基于过程的矢量地图数据非对称水印算法，以及矢量地图数据非对称评价指标体系的构建。本项目的研究可以满足在水印检测算法和密钥公开的情况下仍能确保水印信息的安全，还能够为用户实时检测数据的有效性和合法性提供技术支撑，提高水印实施框架的执行效率。

目前的矢量地图数据水印都属于对称水印，水印嵌入和检测过程是一个互逆过程，由检测算法及密钥可以很容易地推导出水印的嵌入算法和密钥，导致水印检测算法及检测密钥不能公开，限制了其应用范围。为此，本项目围绕“矢量地图数据的非对称数字水印技术”这一主题，借鉴密码学中非对称密码体制和多媒体数据非对称水印算法的思想，结合矢量地图数据特点、应用环境和安全需求，以“非对称水印基本原理”为切入点，以“非对称水印模型和算法”为主线，开展了有创新性的探索研究。.主要研究内容：（1）矢量地图数据非对称数字水印基础理论与模型；（2）利用单向计算的不可逆性生成两个变量空间，分别作为水印嵌入空间和水印检测空间，设计了基于过程的非对称水印算法；（3）利用单向计算构建一个非对称密钥模型，然后利用密钥模型构造水印的嵌入算法、检测算法和密钥空间，设计了基于密钥的非对称水印算法；（4）矢量地图数据非对称水印评价指标体系。项目组提前完成了本项目的研究任务，此后，我们及时调整战略，对项目的研究任务进行了扩充。（5）用于矢量地图数据版权保护的抗投影变换和抗拼接攻击的鲁棒数字水印；（6）用于矢量地图数据真实性和完整性认证的利用地理坐标网分块的矢量地图数据脆弱水印、定位篡改实体组的矢量地图数据脆弱水印、基于多级直方图修改的矢量地图数据可逆脆弱水印等。.在项目执行的四年间，共出版学术著作3部（1部待出版），授权国家发明专利3项，软件著作权1项，发表学术论文13篇，其中SCI收录论文1篇、EI收录论文6篇。.研究成果对促进地图数据的共享，充分发挥地图数据的价值，维护地图数据所有者的合法权益，维护地图数据市场秩序，推动地理信息产业的健康、可持续发展有重要意义；在电子地图制作、车载导航软件及空间信息软件开发、空间信息发布、国家基础空间信息保护等众多领域具有很好的应用前景。