GIS矢量数据多重水印研究
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摘要
数字水印技术作为GIS矢量数据版权保护的重要手段已经得到广泛的研究。随着应用的不断深入以及新需求的出现,单值数字水印算法的鲁棒性及适用性渐渐难以满足实际要求,于是多重水印技术走入了人们的视野。当前,多重水印的研究还主要集中于多媒体领域,GIS矢量数据多重水印的研究还非常少见。
本研究在国家“863”专题课题“GIS矢量数据产品版权保护的关键技术研究”(编号2006AA122222)的资助下,从当前GIS矢量数据版权保护的现状及特有需求出发,在研究多媒体领域多重水印方案的基础上,结合GIS矢量数据自身特征,针对GIS矢量数据多重水印的嵌入模式与实施策略进行了研究。然后以此为依据设计并实现了一种鲁棒的GIS矢量数据多重水印算法。论文的主要研究内容和结论如下：
(1)研究当前典型的GIS矢量数据数字水印单值算法。论文对空间域、变换域等主流算法进行了研究,总结了其优缺点,并进行了分析比较。
(2)提出了分块、分域、分频、嵌入水印结合零水印四种GIS矢量数据多重水印嵌入模式。首先详细分析了GIS矢量数据的特点以及多重水印的研究基础,然后归纳总结出基于GIS矢量数据的四种多重水印嵌入模式,为相关的多重水印研究提供了一定的借鉴。
(3)多重水印嵌入方法研究。本文重点对上述四种多重模式的实现策略及方法进行了研究,给出了一般的实现过程,并设计了一个实例来验证各个模式之间组合策略的可行性。
(4)提出了一种鲁棒的GIS矢量数据多重水印算法。设计并开发了算法的原型系统,并对算法的不可感知性、数据精度误差、鲁棒性进行了测试与分析。结果表明,相对于单值水印而言,多重水印具有较好的鲁棒性。同时,算法具有良好的不可感知性,数据精度误差也得到了极好的控制。
本文的研究弥补了GIS矢量数据多重水印研究的不足,所提出的多重水印嵌入模式与方法能够为其他相关研究提供借鉴,对扩大地理信息版权保护的应用范围、促进地理信息产业健康快速发展具有重要意义。
Digital watermarking technology as a GIS vector data important means of copyright protection has been extensively studied. With the deepening of the application and the emergence of new needs, the robustness and applicability of single-value digital watermarking algorithms can't meet the requirements of the people gradually, so multiple digital watermarking comes into people's vision. Currently, multi-watermarking research has focused on multimedia, and studies of multiple digital watermarking for GIS vector data are in the blank state.
This paper is supported by The HI-TECH Research and Development Program of China (863 Program)——Research on Key Technique for Copyright Protection of GIS Vector Data (NO.2006AA12Z222). Consideration from the current status of copyright protection and specific needs of the GIS vector data, this dissertation studies multiple digital watermarking embedding mode and strategy for GIS vector data, on the basic of research multiple digital watermarking programs of multimedia and the GIS vector data with its own characteristics. And then, a robust multi-watermarking algorithm for GIS vector data is proposed according to the research above. The major contents of studying and conclusions of this dissertation are as follows:
(1) The paper studies the current typical single-value watermarking algorithms of GIS vector data. They are studied that the space domain, transform domain, zero-watermarking algorithm. These algorithms are compared and the research sums up their advantages and disadvantages.
(2) Propose the four multi-watermarking embedding modes of GIS vector data: block division, domain division, frequency division, combination of the embedded watermarking and zero-watermarking. First, a detailed analysis of the characteristics of GIS vector data and research base of multiple watermarking, and then propose the four multi-watermarking embedding modes. All this provides a reference for research related to multiple digital watermarking.
(3) Study the methods of multiple embedded modes. This part studies the implementation of the four multi-mode strategy and methods, and summarizes the general implementation process. In the end, a model example is designed to verify the feasibility of the strategy.
(4) Design a robust multi-watermarking algorithm for GIS vector data. The dissertation develops a prototype system, and then some tests based on the system are executed. These tests include imperceptible test, data error precision analysis, and robustness test. The results show that, compared to single-value watermarking algorithms, the multi-watermarking greatly enhances the robustness, data error has also been an excellent control, and imperceptible is also good.
This study makes up for the lack of research of multi-watermarking for GIS vector data. The proposed multi-embedded modes and strategy can provide a reference for other researches. It is meaningful for expanding the application range of geographical information copyright protection, and promoting healthy and rapid development of geographic information industry.
本研究在国家“863”专题课题“GIS矢量数据产品版权保护的关键技术研究”(编号2006AA122222)的资助下,从当前GIS矢量数据版权保护的现状及特有需求出发,在研究多媒体领域多重水印方案的基础上,结合GIS矢量数据自身特征,针对GIS矢量数据多重水印的嵌入模式与实施策略进行了研究。然后以此为依据设计并实现了一种鲁棒的GIS矢量数据多重水印算法。论文的主要研究内容和结论如下：
(1)研究当前典型的GIS矢量数据数字水印单值算法。论文对空间域、变换域等主流算法进行了研究,总结了其优缺点,并进行了分析比较。
(2)提出了分块、分域、分频、嵌入水印结合零水印四种GIS矢量数据多重水印嵌入模式。首先详细分析了GIS矢量数据的特点以及多重水印的研究基础,然后归纳总结出基于GIS矢量数据的四种多重水印嵌入模式,为相关的多重水印研究提供了一定的借鉴。
(3)多重水印嵌入方法研究。本文重点对上述四种多重模式的实现策略及方法进行了研究,给出了一般的实现过程,并设计了一个实例来验证各个模式之间组合策略的可行性。
(4)提出了一种鲁棒的GIS矢量数据多重水印算法。设计并开发了算法的原型系统,并对算法的不可感知性、数据精度误差、鲁棒性进行了测试与分析。结果表明,相对于单值水印而言,多重水印具有较好的鲁棒性。同时,算法具有良好的不可感知性,数据精度误差也得到了极好的控制。
本文的研究弥补了GIS矢量数据多重水印研究的不足,所提出的多重水印嵌入模式与方法能够为其他相关研究提供借鉴,对扩大地理信息版权保护的应用范围、促进地理信息产业健康快速发展具有重要意义。
Digital watermarking technology as a GIS vector data important means of copyright protection has been extensively studied. With the deepening of the application and the emergence of new needs, the robustness and applicability of single-value digital watermarking algorithms can't meet the requirements of the people gradually, so multiple digital watermarking comes into people's vision. Currently, multi-watermarking research has focused on multimedia, and studies of multiple digital watermarking for GIS vector data are in the blank state.
This paper is supported by The HI-TECH Research and Development Program of China (863 Program)——Research on Key Technique for Copyright Protection of GIS Vector Data (NO.2006AA12Z222). Consideration from the current status of copyright protection and specific needs of the GIS vector data, this dissertation studies multiple digital watermarking embedding mode and strategy for GIS vector data, on the basic of research multiple digital watermarking programs of multimedia and the GIS vector data with its own characteristics. And then, a robust multi-watermarking algorithm for GIS vector data is proposed according to the research above. The major contents of studying and conclusions of this dissertation are as follows:
(1) The paper studies the current typical single-value watermarking algorithms of GIS vector data. They are studied that the space domain, transform domain, zero-watermarking algorithm. These algorithms are compared and the research sums up their advantages and disadvantages.
(2) Propose the four multi-watermarking embedding modes of GIS vector data: block division, domain division, frequency division, combination of the embedded watermarking and zero-watermarking. First, a detailed analysis of the characteristics of GIS vector data and research base of multiple watermarking, and then propose the four multi-watermarking embedding modes. All this provides a reference for research related to multiple digital watermarking.
(3) Study the methods of multiple embedded modes. This part studies the implementation of the four multi-mode strategy and methods, and summarizes the general implementation process. In the end, a model example is designed to verify the feasibility of the strategy.
(4) Design a robust multi-watermarking algorithm for GIS vector data. The dissertation develops a prototype system, and then some tests based on the system are executed. These tests include imperceptible test, data error precision analysis, and robustness test. The results show that, compared to single-value watermarking algorithms, the multi-watermarking greatly enhances the robustness, data error has also been an excellent control, and imperceptible is also good.
This study makes up for the lack of research of multi-watermarking for GIS vector data. The proposed multi-embedded modes and strategy can provide a reference for other researches. It is meaningful for expanding the application range of geographical information copyright protection, and promoting healthy and rapid development of geographic information industry.
引文
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