地理空间数据数字水印技术综述
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数字水印技术的工作原理数字水印技术是一种通过在数字数据中嵌入隐蔽信息的方式来保护版权、确保数据完整性和可追溯性的技术。
数字水印技术主要利用数字信号处理、图像处理和加密技术等相关知识实现其功能。
本文将阐述数字水印技术工作原理。
数字水印技术的工作原理数字水印的嵌入和提取过程是数字水印技术的两个核心操作,因此需要了解数字水印的嵌入和提取原理。
数字水印的嵌入数字水印的嵌入是将隐蔽信息嵌入到数据载体中的过程。
数据载体可以是数字图像、音频、视频等。
其中,数字图像是数字水印技术应用最广泛的数据载体。
嵌入数字水印的过程可以通俗的解释为在原始数据中加入少量的“水印”,通过这些“水印”信息来保护原有数据的版权和完整性。
数字水印的嵌入技术主要包括以下几个步骤:1.选择可靠的数字水印算法数字水印技术的实现离不开算法的支持。
因此,选择一种流行、可靠、可自定义的数字水印算法是关键。
数字水印算法通常可分为频域算法和空域算法两种。
频域算法是基于一些变换(如DCT、DFT)在频域进行的,而空域算法则是直接嵌入到载体数据的空域中。
2.对载体进行预处理嵌入数字水印前必须进行载体数据的预处理,如调整载体大小、格式转换、颜色平衡、图像滤波、亮度调整、高斯噪声等。
预处理的目的是使数字水印嵌入后不会显著影响到载体数据的质量。
3.生成数字水印在生成数字水印时,数字水印应该具有以下几点属性:数字水印应该是唯一性的,每个数码水印都应该有不同的标识。
数字水印应具有可插拔性,可以按照需要进行加、解码操作。
数字水印应具有透明性,应该对载体数据的外观没有或少有影响。
数字水印应具有不可移除性,水印数据应该不容易被恶意的攻击、篡改或删除。
4.嵌入数字水印数字水印的嵌入过程主要分为以下几步:①划分载体数据块:根据数字水印算法的要求将载体数据划分为不同大小的块。
②计算嵌入强度:将生成的数字水印嵌入到载体图像的块中时,需要先对每个块进行分析,以计算嵌入的强度,以保证数字水印能够被检测到,同时不影响载体数据的完整性。
数字水印技术目录一、数字水印技术发展 (2)二、数字水印技术特点 (2)1、隐蔽性 (2)2、鲁棒性 (2)3、抗篡改性 (3)4、水印容量 (3)5、安全性 (3)6、低错误率 (3)三、数字水印技术分类 (3)1、按特性划分 (3)2、按附载的媒体划分 (4)3、按检测过程划分 (4)4、按内容划分 (5)5、按用途划分 (5)6、按隐藏位置划分 (6)7、按透明性划分 (6)四、数字水印技术应用 (6)1、印刷数字水印 (6)2、打印数字水印 (7)3、屏幕数字水印 (8)4、多媒体数字水印 (8)一、数字水印技术发展数字水印(Digital Watermark)一种应用计算机算法嵌入载体文件的保护信息。
数字水印技术,是一种基于内容的、非密码机制的计算机信息隐藏技术。
它是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体当中(包括多媒体、文档、软件等)或是间接表示(修改特定区域的结构),且不影响原载体的使用价值,也不容易被探知和再次修改。
但可以被生产方识别和辨认。
通过这些隐藏在载体中的信息,可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。
数字水印是保护信息安全、实现防伪溯源、版权保护的有效办法,是信息隐藏技术研究领域的重要分支和研究方向。
二、数字水印技术特点1、隐蔽性也称不可感知性,即对于不可见水印处理系统,水印嵌入算法不应产生可感知的数据修改,也就是水印在通常的视觉条件下应该是不可见的,水印的存在不会影响作品的视觉效果。
2、鲁棒性水印必须很难去掉(希望不可能去掉),当然在理论上任何水印都可以去掉,只要对水印的嵌入过程有足够的了解,但是如果对水印的嵌入只是部分了解的话,任何破坏或消除水印的企图都应导致载体严重的降质而不可用。
3、抗篡改性与抗毁坏的鲁棒性不同,抗篡改性是指水印一旦嵌入到载体中,攻击者就很难改变或伪造。
鲁棒性要求高的应用,通常也需要很强的抗篡改性。
在版权保护中,要达到好的抗窜改性是比较困难的。
DEM数字水印算法研究DEM(Digital Elevation Model)数字高程模型是地理信息科学中一种常用的数字地形分析方法,它描述了地球表面的高程信息。
数字高程模型在地理测绘、土地资源调查、水文地质研究等领域具有广泛的应用。
然而,由于数字高程模型数据容易被篡改和盗用,保护数字高程模型数据的安全性和完整性成为一项重要的研究课题。
为了解决数字高程模型数据的篡改和盗用问题,数学家和计算机科学家们提出了一种称为DEM数字水印算法的技术。
DEM数字水印算法通过嵌入特定的水印信息到高程数据中,实现对数字高程模型数据的保护。
水印信息的嵌入过程对原始高程数据的改变很小,对数据质量的影响较小,因此得到了广泛的应用。
DEM数字水印算法主要包括两个步骤:水印信息的嵌入和水印信息的提取。
水印信息的嵌入是将特定的信息嵌入到数字高程模型数据中的过程。
这一过程可以通过修改高程数据的特定位来实现,也可以通过调整高程数据的分布规律来实现。
水印信息的提取则是从经过嵌入水印处理的数字高程模型数据中恢复出原始的水印信息。
在DEM数字水印算法的嵌入过程中,需要考虑数据的安全性和嵌入算法的鲁棒性。
数据的安全性主要表现在水印信息的隐蔽性和抗攻击性。
水印信息的隐蔽性要求嵌入的水印不容易被检测或删除;抗攻击性要求嵌入的水印能够抵抗各种攻击手段,如噪声添加、数据压缩等。
嵌入算法的鲁棒性则要求水印信息能够在各种情况下被正确提取出来,不易受到高程数据的变化、扰动等影响。
DEM数字水印算法的提取过程与嵌入过程相对应。
提取水印信息需要根据嵌入算法的特定规律对经过水印处理的数字高程模型数据进行解码和分析。
提取算法的准确性和速度是评价一种DEM数字水印算法好坏的重要指标。
准确性是指提取算法能够正确地恢复出嵌入的水印信息;速度是指提取算法的运行时间或处理速度。
DEM数字水印算法在保护数字高程模型数据方面具有很大的潜力和应用前景。
它可以有效地抵抗数据篡改和盗用,提高数字高程模型数据的安全性和完整性。
GIS空间数据水印信息隐藏与加密技术方法研究一、引言地理信息系统(GIS)是一种集成了地理空间数据获取、存储、管理、分析和显示功能的计算机系统。
在 GIS 中,空间数据的安全性至关重要,数据水印信息隐藏与加密技术被广泛应用于保护 GIS 空间数据的安全性。
本文将探讨 GIS 空间数据水印信息隐藏与加密技术方法的研究现状和发展趋势。
二、GIS 空间数据水印信息隐藏技术1. 概念数据水印是一种隐藏于数字数据中的信息,用于验证数据的完整性和真实性。
在 GIS 中,空间数据水印可以用来隐藏地理信息的所有权、版本信息等重要数据,以防止数据的非法篡改或盗用。
2. 技术方法(1)LSB 替换算法LSB(Least Significant Bit)替换算法是一种常见的数据水印隐藏方法,通过修改像素的最低有效位来嵌入水印信息。
在 GIS 中,LSB 替换算法可以应用于栅格地图的水印隐藏。
(2)DCT 变换DCT(Discrete Cosine Transform)变换可以将空间数据转换为频域域数据,在频域域中嵌入水印信息,从而实现空间数据水印隐藏。
DCT 变换在 GIS 空间数据水印隐藏中具有较好的隐蔽性和鲁棒性。
3. 应用场景GIS 空间数据水印信息隐藏技术可应用于地图版权保护、GIS 数据安全传输等领域,提高 GIS 空间数据的安全性和可信度。
三、GIS 空间数据加密技术方法1. 对称加密算法对称加密算法是一种常见的数据加密技术,通过使用相同的密钥进行加密和解密操作。
在 GIS 中,对称加密算法可以用于保护数据传输和存储中的空间数据,确保数据的机密性和完整性。
2. 公钥加密算法公钥加密算法是一种应用广泛的加密技术,使用公钥和私钥进行加密和解密操作。
在 GIS 中,公钥加密算法可以用于加密空间数据传输过程中的密钥信息,确保数据传输的安全性。
3. 混沌加密算法混沌加密算法利用混沌系统的性质进行数据加密,具有较高的安全性和随机性。
矢量地图数据数字水印技术综述杨辉;闵连权;侯翔【期刊名称】《测绘与空间地理信息》【年(卷),期】2014(000)003【摘要】矢量地图数据在网络环境下的共享机制,给各个领域都带来了极大的便利,但是其安全和版权保护问题也日益突出。
数字水印技术作为版权保护的一种有效方法,成为人们关注的一个焦点。
本文分析了矢量地图数据自身特点和常见处理方式;从建立映射关系、构造嵌入域、嵌入方式等3个步骤对空间域水印算法进行了详细分析,分析每种算法的优缺点,为下一步水印算法提供指导;对频率域水印算法进行了研究,并指出了频率域水印算法存在的问题;指出了矢量地图数据水印进一步的研究方向。
%Sharing mechanism of the vector map data gives all fields a big advantage in network environment , at the same time , secur-ity and copyright protection of the vector map data are increasingly prominent .Watermarking technology is an effective way to protect the copyright and is catching pe ople ’s attention.The paper gives some details about the character of the vector map data and common way of the data processing; detailed analyzing spatial domain methods in mapping relationship , embedding domain , and embedding mode , and guiding to design new algorithm;working over transform domain methods , and indicating the problem of them;Pointing out the direction for following research ..【总页数】5页(P9-12,30)【作者】杨辉;闵连权;侯翔【作者单位】信息工程大学地理空间信息学院,河南郑州450052;信息工程大学地理空间信息学院,河南郑州450052;信息工程大学地理空间信息学院,河南郑州450052【正文语种】中文【中图分类】P208;TP393.09【相关文献】1.矢量地图数据缺陷自动识别方法研究现状综述 [J], 李双银;王丽君;曹亚妮2.矢量地图数据数字水印技术 [J], 彭雅莉3.矢量地图数据的数字水印技术综述 [J], 晏细兰;熊昕4.矢量地图数据的水印技术综述 [J], 闵连权;李强;杨玉彬;喻其宏5.矢量地图数据的数字水印技术 [J], 闵连权因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
数字水印技术及其应用近年来,随着信息化建设的快速发展和数字媒体技术的不断创新,数字水印技术逐渐受到广泛关注。
数字水印技术是在数字媒体中嵌入一些不可见的标记,以保证其版权、身份认证和完整性等方面的安全性。
本文将探讨数字水印技术的原理、种类以及应用等方面的内容。
一、数字水印技术的原理数字水印技术是一种隐藏在数字媒体数据中的信息标记技术,目的是为了在保持原数据所具有的可用性及质量的基础上,加入一些可以用于识别、验证、追踪等目的的附加信息。
数字水印主要分为可见水印和不可见水印两种。
可见水印是在媒体数据中嵌入一些可见的标记,以证明该数据的所有权和版权等信息,相当于电子版权声明。
而不可见水印则是在媒体数据中插入一些不会影响原数据展示质量的噪声,来隐藏一些附加的信息。
通过在数据中嵌入数字水印,可以对音频、视频、图像等数字媒体进行版权保护,身份认证,完整性检验等,从而保护数字内容的安全。
二、数字水印技术的种类数字水印技术广泛应用于各种数字媒体数据中,包括音频、视频、图像等类型。
主要有以下几种类型:1.时间戳水印时间戳数字水印是将时间信息嵌入到数字数据中,以确保数据不被篡改或变形。
该类型的数字水印通常被应用于照片、音频和视频的版权保护,以便于跟踪和维权。
2.频率水印该类型的数字水印是在数字信号的频谱中嵌入一些特殊的序列,来进行版权保护和完整性检查。
该类型的数字水印被广泛应用于音频和视频数据的保护,以便于验证数据的完整性和身份认证。
3.几何水印几何数字水印是通过对数字媒体的几何形状进行修改,来隐藏附加信息的一种数字水印技术。
该技术主要应用于数字媒体上的版权保护和身份认证。
4.嵌入式水印该类型的数字水印是将一些特殊的序列嵌入到数字图像、视频或音频数据中,以进行身份验证和版权保护等方面的目的。
通过嵌入式水印技术,可以保证媒体数据的原始性和完整性,同时能够有效地防止数据的非法复制。
三、数字水印技术的应用数字水印技术已经广泛应用于数字媒体安全方面,其中主要的应用包括:1.版权保护原始作者可以在数字媒体上嵌入数字水印,以标记作品的所有权。
数字水印技术第一篇:数字水印技术概述随着数字化技术的发展,数字水印技术也随之应运而生。
数字水印技术是一种在数字内容中嵌入隐藏信息的技术,它可以通过不可见的方式来保护数字内容的版权和真实性。
数字水印技术的应用广泛,包括音频、视频、图片等各种数字媒体文件。
他们可以用于鉴定文件的合法性,确定数据来源,防止盗版行为等。
数字水印技术的基本原理是将被保护的数字内容与一个特定的信息比如所有者的名称,一个标识符或一个日期进行编码并插入到被保护的数字媒体文件中。
这样可以让数字内容的所有者或相关人士可以在需要时轻松识别出数字内容的原始来源并对其进行相应的处理。
数字水印技术与传统的隐蔽保护技术有所不同。
传统的技术主要是对原始数据进行加密,而数字水印技术则是将嵌入隐藏信息的方式应用在原始数据上,以达到保护和处理数据的目的。
数字水印技术分为可逆和不可逆两种类型。
可逆型数码水印方案指水印嵌入过程是可逆的,原始图像可以被完美重构,例如用调节像素值所得。
不可逆型则是一种在保护数字媒体的完整性和真实性方面更加稳健的数字水印技术,其插入后无法再被移除或者破坏,除非对整个数字媒体文件进行更改。
总之,数字水印技术已经成为数字内容保护的重要环节之一,未来将会在更广泛的领域中得到应用。
虽然它已经在防止盗版方面得到了广泛应用,但它还可以被用在更重要的领域,如国家安全、商业安全、个人隐私保护等方面。
第二篇:数字水印技术的应用数字水印技术在版权保护方面的应用非常广泛。
在数字音乐和视频的领域中,这种技术可以用来保护音乐和电影工业中的版权。
数字音乐:数字音乐行业向来备受盗版问题之苦。
通过嵌入数字水印,可以标识音乐的来源并追踪任何盗版行为。
数字水印技术还可以用于确定音乐文件的完整性,防止文件被篡改或替换。
数字视频:数字视频中的数字水印技术可以防止针对电影的爬取或侵权行为。
该技术还可以用于确保视频质量,以及在数字广告中标识内容所有者或相关信息。
数字图书:数字图书也需要得到保护,数字水印技术不仅可以防止盗版,还可以保护数字内容的完整性和来源。
数字水印技术的研究及其应用数字水印技术是一种以数字信号为载体,在图像、音频、视频等数字媒体中嵌入特定的信息,从而实现版权保护、数据完整性验证、信息标识等多种应用的信号处理技术。
随着数字媒体的广泛应用和数字盗版的盛行,数字水印技术在知识产权保护、信息安全等领域具有广泛的应用前景。
一、数字水印技术的基本原理数字水印技术是一种信息隐藏技术,它是通过在数字信号中嵌入额外信息,来实现双重保护的一种技术。
数字水印的嵌入过程涉及信源编码、数据压缩、嵌入位置选择、水印强度等多个方面。
数值水印一般包括二级操作,即嵌入和提取。
其中嵌入可以是在时间域中嵌入、在频域中嵌入或在空间域中嵌入,而提取则是通过一些算法来把嵌入进去的水印提取出来。
二、数字水印技术的应用领域数字水印技术的应用领域十分广泛。
它可以应用于音频、视频、图像等不同的数据类型。
它的主要应用领域包括:1.版权保护随着数字媒体的广泛应用和流通,版权保护问题日趋突出,数字水印技术可以有效地解决这个问题。
2. 信息认证由于互联网上信息量大且难以辨别其真假,所以在网络安全领域,数字水印技术更多地被用于信息认证。
3. 隐私保护在互联网时代,隐私保护问题日益严重,而数字水印技术可用于在数字媒体中嵌入个人隐私信息,实现信息保护。
4. 医疗保健为防止患者信息被泄露,将病人信息用数字水印技术嵌入患者数据中,进行数据治理,是医疗保健领域内数字水印技术的典型应用。
5. 商业数据保护在商业活动中,数字水印技术还可以发挥重要的作用。
数字商务的发展,某些商业数据的共享也需要数字水印技术的支持。
三、数字水印技术的应用案例分析1. 数字水印在版权保护中的应用在音频和视频产业中,版权保护成为了一大难题。
随着数字水印技术的应用,版权保护工作变得更加容易。
数字水印技术可以将一些特定的信息嵌入到音频或视频中,如专辑ID、作者名、制作公司、版权有效期等,便于版权人员进行更精确的管理。
2. 数字水印在医疗保健领域的应用由于医疗数据的特殊性,传统的数据加密技术容易被破解,而数字水印技术可以将医疗数据中的相关信息进行隐藏和加密。
论数字水印技术的发展与应用数字水印技术起源于上个世纪90年代,随着数字媒体技术的发展,逐渐受到广泛关注。
数字水印技术是指将数字信息嵌入到数字媒体中,以便对其进行认证、追踪、加密和防伪。
数字水印技术有许多优点,其中最显著的就是其能够在不影响原始媒体质量的情况下进行嵌入和检测。
此外,数字水印技术还可以提供一种针对数字媒体进行防篡改和保护的手段。
因此,在数字版权保护、电子商务、数字指纹识别等领域,数字水印技术具有广泛的应用前景。
尽管数字水印技术在实际应用中存在许多技术难题,但是随着技术的发展,其应用范围也在不断扩大。
以下将从以下几个方面来探讨数字水印技术的发展和应用。
一、数字水印技术的发展历程数字水印技术的发展经历了三个主要的阶段。
第一阶段是嵌入简单数字标记,如图像和文本等。
这个阶段主要集中在安全领域,比如防止盗版等。
第二阶段是将数字水印技术应用于多媒体领域,主要解决音频和视频等多媒体格式的防篡改和保护。
第三个阶段主要关注数字水印技术的标准化和应用范围的扩大,如金融、医疗和地理信息等领域。
二、数字水印技术的主要应用领域数字水印技术在许多领域中有着广泛的应用,以下列举几个主要应用领域。
1.音乐和电影数字媒体的盗版和非法复制是音乐电影行业的主要问题之一。
数字水印技术可以防止数字媒体的非法复制和传播,从而保护音乐电影的版权,促进音乐和电影产业的发展。
2.电子商务数字水印技术可以用作电子商务中的一种安全技术,可以确认数字产品的真实性和版权所有权。
这对于电子商务公司以及消费者来说都是一个好处。
3.金融数字水印技术可以用于防止金融欺诈。
数字水印可以嵌入金融交易中,以便追踪和监测交易过程。
数字水印还可以在防止伪造的信用和借记卡中发挥作用。
4.打击网络犯罪数字水印可以用于揭露和追踪网络犯罪活动,如数字间谍、网络入侵、网络病毒和网络敲诈等等。
三、数字水印技术的研究热点数字水印技术的研究热点主要包括数字水印嵌入算法、数字水印检测算法、数字水印协议和数字水印标准等方面。
数字图像水印技术与应用研究综述与分析随着数字图像的广泛应用,数字图像的安全性和隐私保护问题也日益受到重视。
数字图像水印技术作为一种有效的信息隐藏和认证手段,得到了广泛的研究和应用。
本文将对数字图像水印技术的发展历程、应用领域及其在安全认证、版权保护和数据完整性验证等方面的研究与应用进行综述与分析,以期为相关研究和应用提供参考与借鉴。
1. 数字图像水印技术的发展历程数字图像水印技术起源于上世纪80年代,最初主要应用于数字版权保护方面。
随着计算机技术和信息技术的快速发展,数字图像水印技术逐渐得到了改进和发展。
传统的数字图像水印技术可以分为空域水印技术和频域水印技术两大类。
空域水印技术主要通过修改原始图像的像素或颜色值来插入水印信息,包括改变像素顺序、颜色分量和像素强度等。
频域水印技术则是通过对原始图像进行傅里叶变换,将水印嵌入到其频域系数中,利用图像频谱在不可见的频段进行隐藏。
近年来,随着深度学习技术的发展,基于深度学习的数字图像水印技术也开始兴起,具有更好的鲁棒性和性能。
2. 数字图像水印技术的应用领域数字图像水印技术在各个领域都有广泛的应用。
首先是版权保护方面,数字图像水印技术可以嵌入到数字图像中,对图像进行认证和保护,防止盗版和非法复制。
其次,在安全认证方面,数字图像水印技术可以被用于身份验证、电子支付、数据完整性验证等场景,确保信息的可靠性和安全性。
此外,数字图像水印技术还广泛应用于图像检索与分类、图像隐藏与传输、信号处理与通信等领域。
3. 数字图像水印技术的研究与应用分析在数字图像水印技术的研究与应用中,存在一些关键问题和挑战。
首先是水印的隐蔽性问题,水印嵌入到图像中应该对人眼不可见,但仍能为水印信息提供足够的鲁棒性和可提取性。
其次是抗攻击性问题,数字图像水印技术应该能够抵抗一些常见的攻击手段,如旋转、缩放、去噪等,以保证水印的可靠性和稳定性。
此外,数字图像水印技术还需要考虑到计算资源消耗、实时性要求和可扩展性等问题。
中 国 地 质 大 学 研究生课程论文封面
课程名称 教师姓名 研究生姓名 研究生学号 研究生专业 所在院系 类别:A.博士 B.硕士√ C.进修生 日期: 2016 年06 月 30 日 评 语 对课程论文的评语:
平时成绩: 课程论文成绩: 总 成 绩: 评阅人签名: 注:1、无评阅人签名成绩无效; 2、必须用钢笔或圆珠笔批阅,用铅笔阅卷无效; 3、如有平时成绩,必须在上面评分表中标出,并计算入总成绩。 摘要:随着近几年对地理信息系统的开发和研究,地理空间数据的应用得到了快速增长。
地理空间数据是国民经济,国防建设中不可缺少的战略资源。特别是在网络化时代,地理空间数据容易被更改、复制和传播,地理空间数据安全问题是迫切需要解决的重要问题。数字水印技术是信息安全领域的前沿技术,在地理空间数据安全保护中具有重要作用。本文首先是对数字水印技术的基本原理以及地理空间数据的获取做了简单介绍。然后对地理空间数据数字水印技术的特点进行归纳,最后阐述了该技术的研究意义以及研究现状。 关键词:数字水印;地理空间数据;安全
一、 引言 地理空间数据是描述人类赖以生存的地球的重要信息,是国家基础设施建设和地球科学研究的必要基础[1]。随着近几年研究的深入,地理空间数据被广泛应用。例如,地理空间数据可应用于汽车导航系统、带有GPS定位服务的移动通信设备、基于WEB的数字地图服务,以及采用地理信息系统(GIS)技术用于地理国情监测和灾难应急响应系统等。地理空间数据作为数据的一种,易于访问、获取、传播、复制。尤其是在当今网络化、信息化的时代背景下,违法、侵权行为屡禁不止,使得地理空间数据的安全性问题更加突出。 传统的信息安全技术主要是加密技术。该技术目前已经发展得比较成熟,在信息社会的各个领域中得到了广泛的应用。加密技术对内容的保护只局限在加密通信的信道中或其他加密状态下,一旦解密,则毫无保护可言。目前,计算机技术的飞速发展使得密码破译能力越来越强,常规密码的安全性受到了很大的威胁。因此,寻求新的安全技术,用以补足传统加密技术的缺陷显得十分重要。 数字水印技术是信息安全领域的前沿技术,并有希望成为这样一种补充技术,应用到对安全性有迫切需求的地理空间数据中。数字水印技术是利用数字作品中普遍存在的冗余数据与随机性把版权信息嵌入在数字作品本身中,因为它在数字产品中嵌入信息不会被常规处理操作去除从而起到保护数字作品版权的一种技术。数字水印技术是通过计算机以一定算法嵌入的,一般不易感知,只能通过计算机提取和检测。在发生版权纠纷时,可以通过相应算法提取出来,从而验证数字产品的版权归属,确保版权所有者的合法利益[2]。 数字水印技术一方面弥补了密码技术的缺陷,可以为解密后的数据提供进一步的保护;另一方面,数字水印技术也弥补了数字签名的缺陷,因为它可以在原始数据中一次性嵌入大量的秘密信息[3]。数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向,是一种可以在开放网络环境下保护版权、认证来源及完整性的新型技术。
二、 数字水印技术简介
2.1数字水印技术的定义和特征 目前虽有许多文献讨论有关数字水印的技术问题,但是数字水印技术始终没有一个明确统一的定义。Cox等[4]把“水印”定义为“不可感知地在作品中嵌入信息的操作行为”;朱晓冬天[5]认为“数字水印技术是永久镶嵌在其他数据(宿主)中具有鉴别性行为的数字信号或者模式,而且不影响宿主数据的可用性”。 不同的应用对数字水印技术的要求不尽相同,一般认为数字水印技术应具有如下特点[6]。 1.可证明性 水印应能为受到版权保护的信息产品的归属提供完全可靠地证据。水印算法能够将所有者的有关信息(如注册的用户信息、产品标识或有意义的文字等)嵌入到被保护的对象中,并在需要的时候将这些信息提取出来。水印可以用来判别对象是否收到保护,并能监视被保护数据的传播、真伪鉴别以及非法拷贝控制等。 2.不可感知性 不可感知性是指视觉或者听觉上的不可感知性,即指因嵌入水印导致的载体数据的变化对于观察者的视觉或者听觉系统来说应该是不可察觉的,最理想的情况是水印与原始载体在视觉上是一模一样的,这是绝大数水印算法所应达到的要求。 3.鲁棒性 鲁棒性是指水印应该能够承受大量的物理和几何失真,包括有意的(如恶意攻击)或无意的(如图像压缩、滤波、打印、扫描与复印、噪声污染、尺寸变换等)。显然在经过这些操作后,鲁棒的水印算法应仍能从水印载体中提取出嵌入的水印或者证明水印的存在。一个鲁棒的水印应该做到如果攻击者试图删除水印将会导致水印载体的彻底破坏。 4.虚警率 虚警率是指未加水印而错误地检测出水印的概率的数学期望值。 5.水印容量 水印容量是指水印系统可携带的最大有效载荷数据量。 6.计算量 计算量是指嵌入算法与提取算法的复杂程度与计算成本。
2.2数字水印技术基本原理 数字水印技术是指在数字化数据中嵌入水印信息,使水印信息与数据融为一体,成为数据不可分离的一部分。其中的水印信息可以是版权标志、用户信息或者是产品相关信息等。当需要的时候可以通过相应的提取算法提取出水印信息,证明数据的版权归属,由此来确定版权拥有者、所有权认证、跟踪侵权行为、认证数字内容来源的真实性、识别购买者、提供关于数字内容的其他附加信息等[7]。 一个完整的数字水印技术系统包括水印嵌入器和检测器两大部分,如图2.1所示。 密钥水印信息原始数据特征分析嵌入规则含水印数据
攻击无攻击提取规则密钥
是否含有水印信息是
否无水印信息水印信息 图2. 1 水印系统模型 嵌入器至少具有两个输入量,一个是水印信息,另一个是原始载体数据。检测器的输入至少为含有水印信息的载体数据,在非盲检测情况下还需要原始载体。在实际应用中,一个完整的数字水印技术系统包括水印生成、水印嵌入和水印提取与检测三个部分[8]。 1. 水印生成 水印信号的产生通常基于为随机数发生器或混沌系统,产生的水印信号W往往需要进一步的变换以适应水印嵌入算法。X代表所要保护的数字产品的集合,G表示利用密钥K和待嵌入水印的X共同生成水印的算法。为了方便分析,我们把G分成算法R和算法T两个部分: G=T°R R:K→𝑊 .T:𝑊 ×𝑋×𝐾→𝑊 算法R输出原始水印X∈𝑊 ,该原始水印只由密钥K产生。当R基于伪随机数发生器时,密钥K直接映射为伪随机数发生器的种子。当R基于混沌系统时,密钥集由许多初始条件的适当变换而产生。这两种方法所产生的密钥集足够大并满足密钥唯一性条件,而且由R产生的水印是有效的水印。此外,R是不可逆的。 算法T对原始水印进行修改以获得最后的依赖于产品的水印W。T应满足: T(𝑊 ,𝑋𝑜)≌T(𝑊 ,𝑋𝑤)≌T(𝑊 ,𝑋𝑊′) 其中,𝑋𝑜为原始产品;𝑋𝑤为含水印产品,并且𝑋𝑊′=𝑀(𝑋𝑤),𝑋𝑊′~𝑋𝑤;M为数据处理操作算法。 2. 水印嵌入 水印的嵌入过程如图2.2所示。 密钥水印信息原始数据水印嵌入算法含水印数据
图2. 2 水印嵌入过程 水印嵌入就是把水印信号W= {ω(k)} 嵌入到原始产品Xo={xo(k)}中,一般的水印嵌入规则可描述为: xw k =x0 k ⊕h k ω(k) 其中⊕为某种叠加操作,也可能包括合适的截断操作或量化操作。H={h(k)}称为d维的水印嵌入掩码。最常用的嵌入准则如下: xw k =x0 k +𝑎𝜔(𝑘)(加法准则) xw k =x0 k (1+𝑎𝜔(𝑘))(乘法准则)
3. 水印提取与检测 水印的提取与检测可用于任何产品,该过程原始数据可以参与也可以不参与。图2.3、图2.4分别是水印提取过程与水印检测过程。其中虚线部分表示在提取或者判断水印信号时原始数据不是必需的[9]。
原始数据
水印嵌入算法密钥水印信息含水印数据
图 2. 3水印提取过程 原始数据水印嵌入算法密钥是否含有水印含水印数据原始数据
图 2. 4水印检测过程 三、地理空间数据 地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会、人文、经济数据,可以是图形、图像、文字表格和数字等[10]。它所表达的信息就是空间信息,反映空间实体的位置以及与该实体相关联的各种附加属性的性质、关系、变化趋势和传播特性等的总和。接下来将阐述地理空间数据常见的两种表达模型,即矢量数据模型和栅格数据模型。
3.1地理空间数据获取 地理空间数据的获取是多种多样的,但大部分的地理空间数据主要来源于八个方面[11]。 1.地图数字化 由于以往地理空间信息的主要表达方式或载体是地图,所以数字化地图就成为地理空间数据的主要来源之一,由地图到地理空间数据的转化由两种重要途径,即直接数字化地图和地图扫描后提取。 2.实测数据 实测数据是指通过野外实地测量获取的数据,如采用测量仪器进行实际勘察测量。 3.实验数据 实验数据是模拟地理真实世界中地物与过程特征产生的数据,它们表示在特定的条件下的实际情况。例如:农业试验站获取的各种数据,可以近似表达某区域中大气、土壤、植被系统的运作状况。 4.遥感与GPS数据 遥感与GPS数据是由航空,航天各种设施获取的数据,如卫星影像数据。GPS可以准确获取地物的空间位置,它已逐渐成为其他地理空间数据源的订正和校准手段。 5.理论推测与估算数据 理论推测与估算数据是在不通过其他方法直接获取数据的情况下,常用有科学依据的理论来推测获取数据。例如,地球演化、地貌演化、沙漠化进程等数据,是依据现代地理特征和过程规律去推测过去的各种数据。另外,对于一些短期内需要,但又不能直接测量获取的数据,如洪水淹没损失、地震影响区、风灾雪灾造成损失面积等常采用有依据的估算方法。 6.历史数据 历史数据是指历史文献中记录下来的关于地理区域及地理事件的各种数据,这类信息在我国是十分丰富的,它对于建立序列地理空间数据是很宝贵的。经过基于地学知识关联的整理和完善,这些数据信息将成为可用的地理空间数据。 7.统计普查数据 统计普查数据是由空间位置概念的统计数据通过与空间位置关联或其他处理可以转化为地理空间数据。普查方法获取的数据比统计数据更准确、更全面。 8集成数据 集成数据主要是指由已有的地理空间数据经过合并、提取、布尔运算、过滤等操作得到的新数据。
3.2矢量数据模型 矢量数据描述地理要素的空间特点是通过离散的位置坐标来表示的,记录的是对象的几