專利名稱：基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地理信息系統(tǒng)中矢量地圖數(shù)據(jù)版權(quán)保護領(lǐng)域，具體涉及一種針對基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法。
背景技術(shù)：
與密碼學(xué)類似，數(shù)字水印也是一個對抗性的研究領(lǐng)域。正是因為有水印攻擊的存在，才有水印研究的不斷深入。另外，為了實現(xiàn)數(shù)字水印的標(biāo)準(zhǔn)化，必須對各種數(shù)字水印算法進行安全性測試。水印測試者既需要熟悉水印算法又要熟悉水印攻擊算法，而且還要從水印算法的理論入手進行水印信息量和魯棒性的定量分析。矢量地圖數(shù)據(jù)水印算法不同于傳統(tǒng)的基于圖像水印算法，這主要是由于地圖數(shù)據(jù)不具有圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用的普遍性等原因，同時還在于矢量地圖數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲形式、表現(xiàn)方式、應(yīng)用環(huán)境、使用要求以及可能的攻擊行為等方面與圖像等多媒體數(shù)據(jù)都不一樣，一般的水印算法還很難直接應(yīng)用在矢量地圖數(shù)據(jù)上。值得注意的是，主動攻擊并不等于肆意破壞。以版權(quán)保護水印為例，如果將嵌入了水印的數(shù)字產(chǎn)品弄得面目全非，對攻擊者也沒有好處，因為遭受破壞的數(shù)字產(chǎn)品是無法銷售的。真正的主動水印攻擊應(yīng)該是在不過多影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，除去數(shù)字水印。為了最終確定水印的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，信息安全測評機構(gòu)必須對大量公開的水印算法進行測試。這種測試不僅要通過實驗，而且還要進行理論分析，以免由于樣本選擇錯誤造成以偏概全。面對大量而且煩瑣的測試實驗，數(shù)字水印自動測試系統(tǒng)的研究顯得十分必要。劍橋大學(xué)開發(fā)的Stir Mark軟件就是一個典型的數(shù)字水印測試系統(tǒng)，它集成了幾十種水印攻擊算法，可以比較全面地測試水印算法的魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要克服現(xiàn)有水印攻擊方法大量而且煩瑣的測試實驗的缺點，提供一種在不改變地圖精度和顯示效果的基礎(chǔ)上，通過對坐標(biāo)數(shù)據(jù)序列進行分割與反轉(zhuǎn)操作，達到攻擊現(xiàn)有的空域與頻域水印的檢測定位能力，使得水印檢測算法無法有效地檢測水印的存在，從而達到去除水印的目的；同時也是矢量地圖水印算法魯棒性檢驗的有效手段評價的重要工具。更是矢量地圖數(shù)據(jù)水印算法研究不可或缺的測試技術(shù)之一。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法，包括以下步驟(I)、基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的分割攻擊對矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對坐標(biāo)序列采用分割的手段進行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測定位的特性，從而實現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下
(1.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。(1. 2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。(1. 3)、獲取線串、線環(huán)和多邊形的坐標(biāo)序列長度。然后根據(jù)長度數(shù)據(jù)，生成一個大于N，且小于M的隨機數(shù)K ;其中N、M為用戶設(shè)定的一個閥值。(1. 4)、隨機數(shù)K的處理目的，為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測算法進行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。(1. 5)、一組具有η個頂點的坐標(biāo)序列，即((X1J1LU2J2L……{Xn，Yn}，對η個頂點的坐標(biāo)序列根據(jù)隨機數(shù)K進行分割，每次取坐標(biāo)序列的前K個數(shù)據(jù)，構(gòu)成一組新的具有K個數(shù)據(jù)的坐標(biāo)序列HX1J1LU21Y2L……{Χη，Υη}。(2)、基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的倒置攻擊對矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對坐標(biāo)序列采用倒置的手段進行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測定位的特性，從而實現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下(2.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。(2. 2)、檢索矢 量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。(2. 3)、根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的長度，生成一個隨機數(shù)K，當(dāng)K為偶數(shù)時，則對坐標(biāo)序列進行倒置處理；當(dāng)K為奇數(shù)時，則不對坐標(biāo)序列進行倒置處理。(2. 4)、隨機倒置的目的是為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測算法進行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。(2. 5)、倒置處理的方法是對分割后的坐標(biāo)序列HX1, Y1), {X2, Y2),……{Xn，Yn)進行倒置處理，即把坐標(biāo)序列的頭尾進行轉(zhuǎn)置成{{xn，YnLiXlri, YlriL……(X1, YJ。本攻擊處理方法的特點與效果此方法只是改變了坐標(biāo)序列的組織順序，打亂了現(xiàn)有的矢量水印算法的水印信息起始位置定位，從而使水印檢測算法無法檢測到水印的存在，實現(xiàn)去除矢量水印的目的；在矢量地圖的表示與使用上是等價的，且可以對η個頂點的坐標(biāo)序列進行分割成m段具有Ik1, k2,......，km}個頂點的坐標(biāo)序列；由于在分割與倒置處理過程中，使用了隨機函數(shù)，即使在原始數(shù)據(jù)參與的情況下，也難以對新的數(shù)據(jù)進行恢復(fù)重組，是當(dāng)前矢量地圖水印算法無法解決的攻擊；本攻擊算法，實現(xiàn)簡單，處理速度快，是目前行之有效的矢量地圖數(shù)據(jù)水印去除手段；也是檢驗矢量地圖數(shù)據(jù)水印算法魯棒性的重要工具之一。本發(fā)明技術(shù)核心思想是根據(jù)地理信息矢量數(shù)據(jù)特點，提出了一種矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法。提出了一種基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法。目前矢量地圖水印算法依賴坐標(biāo)數(shù)據(jù)序列組織形式來實現(xiàn)水印檢測定位的特性，本方法在不改變地圖精度和顯示效果的基礎(chǔ)上，通過對坐標(biāo)數(shù)據(jù)序列進行分割與反轉(zhuǎn)操作，達到攻擊現(xiàn)有的空域與頻域水印的檢測定位能力，使得水印檢測算法無法有效地檢測水印的存在，從而達到去除水印的目的；同時也是矢量地圖水印算法魯棒性檢驗的有效手段評價的重要工具。本發(fā)明的優(yōu)點是所采用的方法實現(xiàn)簡單有效，能夠為進一步研究與開發(fā)更有效的矢量地圖水印算法提供基礎(chǔ)理論與手段。


圖1為分割攻擊流程圖。圖2為倒置攻擊流程圖。圖3為原始矢量地圖數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列示意圖。圖4為進行分割攻擊與倒置攻擊后的矢量地圖數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。(I)、圖1是基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的分割攻擊的流程圖，其具體實現(xiàn)描述步驟如下對矢量地圖數(shù)據(jù) 中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對坐標(biāo)序列采用分割的手段進行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測定位的特性，從而實現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下(1.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。(1. 2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。(1. 3)、獲取線串、線環(huán)和多邊形的坐標(biāo)序列長度。然后根據(jù)長度數(shù)據(jù)，生成一個大于N，且小于M的隨機數(shù)K ;其中N、M為用戶設(shè)定的一個閥值。(1. 4)、隨機數(shù)K的處理目的，為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測算法進行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。(1. 5)、圖3描述了一組具有η個頂點的坐標(biāo)序列，即((X1, Y1), {X2，Y2},......
{Χη，Υη}，對η個頂點的坐標(biāo)序列根據(jù)隨機數(shù)K進行分割，每次取坐標(biāo)序列的前K個數(shù)據(jù)，構(gòu)成一組新的具有K個數(shù)據(jù)的坐標(biāo)序列UXdY1L(XuY2),……{Xk，Yk}的過程。(2)、圖2是基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的分割攻擊的流程圖，其具體實現(xiàn)描述步驟如下對矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對坐標(biāo)序列采用倒置的手段進行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測定位的特性，從而實現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下(2.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。(2. 2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。(2. 3)、根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的長度，生成一個隨機數(shù)K，當(dāng)K為偶數(shù)時，則對坐標(biāo)序列進行倒置處理；當(dāng)K為奇數(shù)時，則不對坐標(biāo)序列進行倒置處理。(2. 4)、隨機倒置的目的是為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測算法進行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。(2. 5)、圖4描述了倒置處理的方法對分割后的坐標(biāo)序列((X1, Y1LiX2, Y2},......
{Χη,γη}進行倒置處理，即把坐標(biāo)序列的頭尾進行轉(zhuǎn)置成{{Xn，YnUXn-DYn-!},……(X1,Y1),
本發(fā)明的攻擊處理方法的特點與效果此方法只是改變了坐標(biāo)序列的組織順序，打亂了現(xiàn)有的矢量水印算法的水印信息起始位置定位，從而使水印檢測算法無法檢測到水印的存在，實現(xiàn)去除矢量水印的目的。在矢量地圖的表示與使用上是等價的，且可以對η個頂點的坐標(biāo)序列進行分割成m段具有Ik1, k2,......，km}個頂點的坐標(biāo)序列。由于在分割與倒置處理過程中，使用了隨機函數(shù)，即使在原始數(shù)據(jù)參與的情況下，也難以對新的數(shù)據(jù)進行恢復(fù)重組，是當(dāng)前矢量地圖水印算法無法解決的攻擊。。本攻擊算法，實現(xiàn)簡單，處理速度快，是目前行之有效的矢量地圖數(shù)據(jù)水印去除手段；也是檢驗矢量地圖數(shù)據(jù)水印`算法魯棒性的重要工具之一。
權(quán)利要求
1. 一種基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法，包括以下步驟(I)、基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的分割攻擊對矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對坐標(biāo)序列采用分割的手段進行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測定位的特性，從而實現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下(1.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。(1. 2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。(1. 3)、獲取線串、線環(huán)和多邊形的坐標(biāo)序列長度。然后根據(jù)長度數(shù)據(jù)，生成一個大于N， 且小于M的隨機數(shù)K ;其中N、M為用戶設(shè)定的一個閥值。(1. 4)、隨機數(shù)K的處理目的，為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測算法進行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。(1. 5)、一組具有η個頂點的坐標(biāo)序列，即((X1, Y1L(X2J2), ...... {Χη，Υη},對η個頂點的坐標(biāo)序列根據(jù)隨機數(shù)K進行分割，每次取坐標(biāo)序列的前K個數(shù)據(jù)，構(gòu)成一組新的具有K個數(shù)據(jù)的坐標(biāo)序列{{X1, Y1WX2J2L……(Xk, YJ0(2 )、基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的倒置攻擊對矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對坐標(biāo)序列采用倒置的手段進行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測定位的特性，從而實現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。具體方法步驟如下(2.1)、讀取矢量地圖坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)。(2. 2)、檢索矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形數(shù)據(jù)。(2. 3)、根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的長度，生成一個隨機數(shù)K，當(dāng)K為偶數(shù)時，則對坐標(biāo)序列進行倒置處理；當(dāng)K為奇數(shù)時，則不對坐標(biāo)序列進行倒置處理。(2. 4)、隨機倒置的目的是為防止出現(xiàn)規(guī)律性，從而為水印檢測算法進行數(shù)據(jù)重構(gòu)創(chuàng)造條件。(2. 5)、倒置處理的方法是對分割后的坐標(biāo)序列UX1,……{Χη，Υη}}進行倒置處理，即把坐標(biāo)序列的頭尾進行轉(zhuǎn)置成{{Xn，YnLUlri, YlriL……(X11Y1I)0
全文摘要
基于矢量地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的矢量水印攻擊方法，包括步驟1、基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的分割攻擊，對矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對坐標(biāo)序列采用分割的手段進行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測定位的特性，從而實現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的；步驟2，基于矢量地理數(shù)據(jù)坐標(biāo)序列的倒置攻擊，對矢量地圖數(shù)據(jù)中的線串、線環(huán)和多邊形等數(shù)據(jù)表示形式，在不影響地圖數(shù)據(jù)精度與顯示效果的基礎(chǔ)上，對坐標(biāo)序列采用倒置的手段進行重新構(gòu)建處理，擾亂現(xiàn)有空域與頻域水印算法的水印檢測定位的特性，從而實現(xiàn)攻擊嵌入水印的目的。
文檔編號G06T1/00GK103049881SQ20121056420
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月22日
發(fā)明者朱文忠, 楊曦, 葉陽, 張旭東, 葉露涵, 朱龍澤, 任易, 李巖 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)