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
Abubahia A., Cocea M. Advancements in GIS map copyright protection schemes – a critical review // Multimedia Tools and Applications. 2017. vol. 76. no. 10. pp. 12205–12231.
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.
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.
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.
Da Q. et al. A Novel Hybrid Information Security Scheme for 2D Vector Map // Mobile Networks and Applications. 2018. vol.1. pp. 1–9.
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.
Kim J. Robust Vector Digital Watermarking Using Angles and a Random Table // Advances in Information Sciences and Service Sciences. 2010. vol. 2. no.4.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Глумов Н.И., Митекин В.А. Алгоритм поблочного встраивания стойких ЦВЗ в крупноформатные изображения // Компьютерная оптика. 2011. Т. 35. № 3. С. 368–372.
Vybornova Y.D. Application of spatial interpolation methods for restoration of partially defined images // CEUR Workshop Proceedings. 2018. vol. 2210. pp. 89–95.
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).