文档介绍：分类号: 密级:
U D C : 编号:
工学博士学位论文
二维矢量地图脆弱水印技术研究
博士研究生:王娜娜
指导教师:门朝光 教授学位级别:工学博士
学科、专业:计算机应用技术
所在单位:计算机科学与技术学院论文提交日期:2014 年 12 月 02 日论文答辩日期:2015 年 03 月 10 日学位授予单位:哈尔滨工程大学
Classified Index:
:
A Dissertation for the Degree of D. Eng
Research on Fragile Watermarking for 2D Vector Map
Candidate: Wang Nana
Supervisor: Prof. Men Chaoguang
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Specialty: Computer Applied Technology
Date of Submission: Dec. 02, 2014
Date of Oral Examination: Mar. 10, 2015
University: Harbin Engineering University
哈尔滨工程大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者(签字):
日期: 年 月 日
哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明
本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。
本论文(□在授予学位后即可□在授予学位 12 个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。
作者(签字): 导师(签字): 日期: 年 月 日年 月 日
摘 要
现今,二维矢量地图作为地理信息系统(Geographical Information System, GIS)的基础数据在军事、民用制图、城市规划、导航等领域得到了广泛的应用。借助现有强大的信息处理工具和公共网络,人们可以方便快捷地复制、修改并发布这些矢量地理空间数据。同时,在一些对二维矢量地图内容的真实性和完整性进行验证非常重要的应用场合,这些操作方式的易用性和广泛性及公共网络潜在的安全漏洞使得二维矢量地图认证技术的使用成为必要,而获取这些矢量地理空间数据所需的高额费用更进一步强化了这一必要性。脆弱水印技术作为一种潜在的解决方案受到了国内外研究者的广泛关注,并成为国际学术界的研究热点。
本文详细分析了二维矢量地图脆弱水印的篡改定位问题、安全问题以及信息嵌入机制问题等关键问题,并重点对精确定位篡改的二维矢量地图脆弱水印技术展开研究。论文的主要贡献包括:
首先,为了精确定位篡改图元组,认证后恢复原始数据,提出一种基于图元标记的二维矢量地图可逆脆弱水印算法。算法使用可逆水印技术嵌入每组图元的认证水印,保证了认证后矢量地图原始信息的恢复。为在水印验证过程中正确识别每组图元,提出了基于插入顶点的图元标记方法。利用这些标记,算法能够正确分组图元,具有高篡改定位精度。
为了容忍旋转、均匀缩放和平移操作,提出一种旋转、均匀缩放和平移不变的二维矢量地图脆弱水印算法。通过使用图元标记方法标记图元初始位置,算法能够获取高篡改定位精度。利用对数半径差值的哈希值生成每个图元组的认证水印,并使用旋转、均匀缩放和平移不变的水印方法将其嵌入,算法保证了对恶意攻击具有敏感性的同时,还确保了对旋转、均匀缩放和平移操作的鲁棒性。
为了精确定位篡改区域,认证后恢复原始数据,提出一种定位篡改块的二维矢量地图可逆脆弱水印算法。算法依据阈值将矢量地图划分为两类不同的块:normal plex 块。为了降低水印嵌入给 normal 块带来的扰动, 提出了一种基于 LSD
(least-significant-digit,最低有效数位)平面的可逆信息隐藏算法。plex 块的认证,提出了一种基于插入顶点的脆弱水印技