Новый метод встраивания цифровых водяных знаков в векторные картографические данные
Выборнова Ю.Д., Сергеев В.В.

 

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия,

Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия

Аннотация:
Предложен метод встраивания цифровых водяных знаков в векторные данные (карты) геоинформационных систем. Метод основан на комбинации двух оригинальных приемов. Во-первых, защитная информация вносится в полигональные объекты карты путем управляемого циклического сдвига списка вершин каждого полигона. Во-вторых, в качестве цифрового водяного знака рассматривается не битовый вектор, а растровое изображение, геометрически совмещенное с картой. В отличие от известных, предложенный метод не искажает координатную информацию карты. На простом примере продемонстрирована работоспособность метода, а также стойкость вносимого изображения – цифрового водяного знака к геометрическим преобразованиям, обычно осуществляемым при работе с картографическими данными: сдвигу, масштабированию, повороту и кадрированию.

Ключевые слова:
геоинформационные системы, векторные карты, защита данных, цифровой водяной знак, растровое изображение.

Цитирование:
Выборнова, Ю.Д. Новый метод встраивания цифровых водяных знаков в векторные картографические данные / Ю.Д. Выборнова, В.В. Сергеев // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 6. – С. 913-919. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-6-913-919.

Литература:

  1. Капралов, Е.Г. Геоинформатика: в 2 кн. Кн. 1: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, В.С. Тикунов [и др.]; под ред. В.С. Тикунова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 400 с. – ISBN: 5-7695-1443-4.
  2. Федосеев, В.А. Унифицированная модель систем встраивания информации в цифровые сигналы / В.А. Федосеев // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 1. – С. 87-98. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-1-87-98.
  3. Niu, X. A survey of digital vector map watermarking / X. Niu, C. Shao, X. Wang // International Journal of Innovative Computing, Information and Control (ICIC). – 2006. – Vol. 2(6). – P. 1301-1316.
  4. Ohbuchi, R. Robust watermarking of vector digital maps / R. Ohbuchi, H. Ueda, S. Endoh // IEEE International Conference on Multimedia and Expo. – 2002. – P. 577-580. – DOI: 10.1109/ICME.2002.1035847.
  5. Vogit, M. Watermarking 2D-vector data for geographical information systems / M. Vogit, C. Busch // Proceedings of SPIE. – 2002. – Vol. 4675. – P. 621-628. – DOI: 10.1117/12.465322.
  6. Vogit, M. Feature-based watermarking of 2D-vector data / M. Vogit, C. Busch // Proceedings of SPIE. – 2003. – Vol. 5020. – P. 359-366. – DOI: 10.1117/12.476815.
  7. Li, A. Study on copyright authentication of GIS vector data based on zero-watermarking / A. Li, B. Lin, Y. Chen // The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2008. – Vol. 37, Part B4. – P.  1783-1786.
  8. Wang, C. Watermarking geographical data on spatial topological relations / C. Wang, Z. Peng, Y. Peng, L. Yu, J. Wang, Q. Zhao // Multimedia Tools and Applications. – 2010. – Vol. 57, Issue 1. – P. 67-89. – DOI: 10.1007/s11042-010-0536-9.
  9. Kim, J. Robust vector digital watermarking using angles and a random table / J. Kim // Advances in Information Sciences and Service Sciences. – 2010. – Vol. 2(4). – P. 79-90. – DOI: 10.4156/aiss.vol2.issue4.9.
  10. Yan, H. A key points-based blind watermarking approach for vector geospatial data / H. Yan, J. Li, H. Wen // Computers, Environment and Urban Systems. – 2010. – Vol. 35(6). – P. 485-492. – DOI: 10.1016/j.compenvurbsys.2010.10.004.
  11. Huo, X. A watermarking scheme using polyline and polygon characteristic of shapefile / X. Huo, T. Seung, B. Jang, K. Kwon, S. Lee // 3rd International Conference on Intelligent Networks and Intelligent Systems (ICINIS). – 2010. – Vol. 1. – P. 1-3. – DOI: 10.1109/ICINIS.2010.115.
  12. Cao, L. Iterative embedding-based reversible watermarking for 2D-vector maps / L. Cao, C. Men, X. Li // 17th IEEE International Conference on Image Processing (ICIP). – 2010. – Vol. 1. – P. 3685-3688. – DOI: 10.1109/ICIP.2010.5652535.
  13. Huo, X.J. Protecting GIS vector map using the k-means clustering algorithm and odd-even coding / X.J. Huo, K.S. Moon, S.H. Lee, T.Y. Seung, S.G. Kwon // 17th Korea-Japan Joint Workshop on Frontiers of Computer Vision. – 2011. – Vol. 1. – P. 1-5. – DOI: 10.1109/FCV.2011.5739741.
  14. Wang, N. Reversible watermarking for 2-D vector map authentication with localization / N. Wang, C. Men // Computer-Aided Design. – 2012. – Vol. 44(4). – P. 320-330. – DOI: 10.1016/j.cad.2011.11.001.
  15. Lee, S.H. Vector watermarking scheme for GIS vector map management / S.H. Lee, K.R. Kwon // Multimedia Tools and Applications. – 2013. – Vol. 63(3). – P. 757-790. – DOI: 10.1007/s11042-011-0894-y.
  16. Ren, N. Selective authentication algorithm based on semi-fragile watermarking for vector geographical data / N. Ren, Q. Wang, C. Zhu // 22nd International Conference on Geoinformatics. – 2014. – Vol. 1. – P. 1-6. – DOI: 10.1109/GEOINFORMATICS.2014.6950830.
  17. Abubahia, A. A clustering approach for protecting GIS vector data / A. Abubahia, M. Cocea // 27th International Conference on Advanced Information Systems Engineering. – 2015. – Vol. 1. – P. 133-147. – DOI: 10.1007/978-3-319-19069-3_9.
  18. Kitamura, I. Copyright protection of vector map using digital watermarking method based on discrete Fourier transform / I. Kitamura, S. Kanai, T. Kishinami // IEEE 2001 International Geosciences and Remote Sensing. – 2001. – Vol. 1. – P. 191-193. – DOI: 10.1109/IGARSS.2001.976788.
  19. Solachidis, V. Fourier descriptors watermarking of vector graphics images / V. Solachidis, N. Nikolaidis, I. Pitas // 2000 International Conference On Image Processing. – 2000. – Vol. 3. – P. 9-12. – DOI: 10.1109/ICIP.2000.899265.
  20. Ohbuchi, R. Watermarking 2D vector maps in the mesh-spectral domain / R. Ohbuchi, H. Ueda, S. Endoh // SMI '03 Proceedings of the Shape Modeling International. – 2003. – Vol. 1. – P. 216-228. – DOI: 10.1109/SMI.2003.1199619.
  21. Tao, S. Watermarking GIS data for digital map copyright protection / S. Tao, X. Dehe, L. Chengming, S. Jianguo // 24th International Cartographic Conference. – 2009. – Vol. 1. – P. 1-9.
  22. Zhang, L. New robust watermarking algorithm for vector data / L. Zhang, D. Yan, S. Jiang, T. Shi // Wuhan University Journal of Natural Sciences. – 2010. – Vol. 15(5). – P. 403-407. – DOI: 10.1007/s11859-010-0674-y.
  23. Wang, C. Watermarking vector maps based on minimum encasing rectangle / C. Wang, L. Zhang, B. Liang, W. Du, Y. Peng // 2011 International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation (ICICTA). – 2011. – Vol. 1. – P. 28-29. – DOI: 10.1109/ICICTA.2011.589.
  24. Zope-Chaudhari, S. Robust watermarking for protection of geospatial data / S. Zope-Chaudhari, P. Venkatachalam // International Conference on Security Science and Technology. – 2012. – Vol. 1. – P. 34-38.
  25. Глумов, Н.И. Алгоритм поблочного встраивания стойких ЦВЗ в крупноформатные изображения / Н.И. Глумов, В.А. Митекин // Компьютерная оптика. – 2011. – Т. 35, № 3. – С. 368-372.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20