Метод защиты авторских прав на векторные картографические данные
Ключевые слова:
геоинформационные системы, векторные карты, защита авторских прав, цифровой водяной знак, растровое изображение, дискретное преобразование Фурье, битовая последовательностьАннотация
данные на основе встраивания растровых цифровых водяных знаков. Метод сочетает оригинальные авторские идеи, а именно: подход к встраиванию скрытой защитной информации в графические данные, не искажающей координатную информацию векторных объектов, и синтез шумоподобных изображений, выступающих в качестве контейнера для битовой последовательности цифровых водяных знаков. Шумоподобный сигнал кодирует биты цифровых водяных знаков в виде синусоидальных функций и таким образом отображает бинарную последовательность в растровое изображение, непосредственно встраиваемое в защищаемые данные. Применение шумоподобных сигналов в качестве цифровых водяных знаков значительно упрощает процедуру верификации, а также позволяет обеспечить устойчивость скрытой битовой последовательности при различных искажениях изображения цифровых водяных знаков, в том числе при интерполяции.
Целью экспериментальных исследований являлась оценка достижимой вероятности правильного извлечения двоичной последовательности цифровых водяных знаков при различных параметрах и условиях встраивания.
Исследование информационной емкости показало, что потенциальный объем информации, встраиваемый в каждый полигон без искажения битовой последовательности цифровых водяных знаков, зависит от типа карты, а именно от количества вершин, составляющих каждый полигон.
Проведено экспериментальное исследование стойкости полученного метода к потенциально возможным преобразованиям, направленным на злоумышленное удаление цифровых водяных знаков из векторной карты. Разработанный метод демонстрирует стойкость к аффинным преобразованиям, кадрированию, добавлению, удалению и переупорядочиванию вершин/объектов, и может применяться в качестве решения задачи защиты авторских прав на векторные данные.
Проведен анализ качества метода по критериям точности, стойкости, информационной емкости, вычислительной сложности. Результаты всех проведенных исследований подтверждают возможность использования и эффективность предложенного метода защиты векторных картографических данных, а также его преимущества перед существующими методами встраивания цифровых водяных знаков.
Литература
2. Peng Y., Yue M. A Zero-Watermarking Scheme for Vector Map Based on Feature Vertex Distance Ratio // Journal of Electrical and Computer Engineering. 2015. vol. 2015. pp. 1–6.
3. Li A., Lin B.-X., Chen Y.A. Study on copyright authentication of GIS vector data based on Zero-watermarking // The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2008. vol. 37(B4). pp. 1783–1786.
4. Ren N., Wang Q., Zhu C. Selective authentication algorithm based on semi-fragile watermarking for vector geographical data // 22nd International Conference on Geoinformatics. 2014. vol. 1. pp. 1–6.
5. Da Q. et al. A Novel Hybrid Information Security Scheme for 2D Vector Map // Mobile Networks and Applications. 2018. vol.1. pp. 1–9.
6. Wang N., Bian J., Zhang H. RST Invariant Fragile Watermarking for 2D Vector Map Authentication // International Journal of Multimedia and Ubiquitous Engineering. 2015. vol. 10. no. 4. pp. 155–172.
7. Kim J. Robust Vector Digital Watermarking Using Angles and a Random Table // Advances in Information Sciences and Service Sciences. 2010. vol. 2. no.4.
8. Lee S.H., Kwon K.R. Vector watermarking scheme for GIS vector map management // Multimedia Tools and Applications. 2013. vol. 63. no. 3. pp. 757–790.
9. Peng Z., Yue M., Wu X., Peng Y. Blind watermarking scheme for polylines in vector geo-spatial data // Multimedia Tools and Applications. 2015. vol. 74. pp. 11721–11739.
10. Wang Y., Yang C., Zhu C. A multiple watermarking algorithm for vector geographic data based on coordinate mapping and domain subdivision // Multimedia Tools and Applications. 2017. pp. 1–19.
11. Voigt M., Busch C. Watermarking 2D-vector data for geographical information systems // Proceedings of the SPIE, security and watermarking of multimedia content. 2002. vol. 4675. pp. 621–628.
12. Ohbuchi R., Ueda H., Endoh S. Robust Watermarking of Vector Digital Maps // Proceedings of IEEE International Conference on Multimedia and Expo. 2002. vol. 1. pp. 577–580.
13. Peng Y., Lan H., Yue M., Xue Y. Multipurpose watermarking for vector map protection and authentication // Multimedia Tools and Applications. 2017. vol. 77. no.1. pp. 1–21.
14. Peng F., Yan Z.J., Long M. A Reversible Watermarking for 2D Vector Map Based on Triple Differences Expansion and Reversible Contrast Mapping // LNCS. 2017. vol. 10658. pp. 147–158.
15. Wang N., Zhao X., Xie C. RST Invariant Reversible Watermarking for 2D Vector Map // International Journal of Multimedia and Ubiquitous Engineering. 2016. vol. 11. no. 2. pp. 265–276.
16. Cao L., Men C., Li X. Iterative Embedding-Based Reversible watermarking for 2d-Vector Maps // Proceedings of 17th IEEE International Conference on Image Processing (ICIP). 2010. vol. 1. pp. 3685–3688.
17. Wang N., Men C. Reversible Watermarking for 2-D Vector Map Authentication with Localization // Computer Aided Design Journal. 2012. vol. 44. no. 4. pp. 230–330.
18. Выборнова Ю.Д., Сергеев В.В. Метод защиты векторных карт с использованием изображения ЦВЗ как вторичного контейнера // Компьютерная оптика. 2019. Т. 43. № 3. С. 474–483.
19. Глумов Н.И., Митекин В.А. Алгоритм поблочного встраивания стойких ЦВЗ в крупноформатные изображения // Компьютерная оптика. 2011. Т. 35. № 3. С. 368–372.
20. Vybornova Y.D. Application of spatial interpolation methods for restoration of partially defined images // CEUR Workshop Proceedings. 2018. vol. 2210. pp. 89–95.
21. Выборнова Ю.Д., Сергеев В.В. Новый метод встраивания цифровых водяных знаков в векторные картографические данные // Компьютерная оптика. 2017. Т. 41. № 6. С. 913–919.
Опубликован
Как цитировать
Раздел
Copyright (c) Юлия Дмитриевна Выборнова, Владислав Викторович Сергеев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).