一種對于版權保護算法及實現的研究

徐其江

摘 要 本文給出基于云模型的矢量地圖版權算法的具體實現過程。由于云模型本身模糊性及不確定性的特點，增加了對算法的破解難度。在水印嵌入系數的選擇上根據DWT的特點，并結合人類視覺特性選擇特定的嵌入系數。綜合上述兩個方面提出了基于云模型的矢量地圖版權保護算法。

關鍵詞 版權保護算法 實現研究

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A

1云滴水印的生成

本文中，用戶密鑰信息設定為四種：圖片、漢字、英文、數字。密鑰信息可以是其中的某一種也可以是四種的任意組合。針對不同輸入的版權信息所進行的處理流程也不盡相同。

對于圖片的處理流程如下：

（1）將密鑰圖像進行Arnlod置亂；

（2）將置亂后的密鑰圖像讀取為二進制流I1

對于漢字的處理流程如下：

（1）將輸入密鑰漢字信息通過內碼轉換后得到系統可以識別的內碼字符；

（2）將轉換后的內碼字符分為兩個字節分別進行處理；

（3）處理每一個字節，一個字節為8位。對于字節的每一位，判斷當前位。如果當前位是1， 將其加‘0字符后存儲在字符數組中，如果是0，將其加‘0后也存儲在字符數組中。即將每個字符轉換成的二進制流I2。

2水印嵌入位置選擇

水印信息嵌入位置的選取具有重要的意義。適當的水印嵌入位置既能夠保證水印的魯棒性又能夠實現視覺上的不可見性。因而水印信息的嵌入位置逐漸的成為人們的研究熱點。小波變換在數字水印技術中的應用主要體現在數字圖像水印方面。本文在水印嵌入位置的選擇上，綜合考慮了四個方面的因素：水印的魯棒性、水印的不可感知性、人類視覺特性、小波變換的性質。使水印在具有一定不可感知性的前提下具有較強的魯棒性。

2.1水印嵌入算法

本節在充分考慮上述內容的基礎上，給出水印的具體嵌入過程。

2.1.1原始矢量地圖數據獲取

本算法是在安全容器中實現的，即在Windows底層內存。在底層內存中，讀取到的原始矢量地圖數據是按照IEEE754浮點數存儲的，首先將其轉化為實際可用的double型數據。

轉換成單精度時公式為：

通過上述公式則得到一個點的double型數值。按照Shape格式將一條線上的點按照數目全部讀出并組合成一條線。

2.1.2嵌入位置選擇

按照上節嵌入位置選擇算法，選擇合適的嵌入位置。

（1）對得到的數據進行三級離散小波變換得到若干個子帶；

（2）分別對得到的子帶進行分塊處理，每塊大小為8*8；

（3）將高頻帶中所有分塊組成一組，選擇子塊LL3；

（4）采用Logistic混沌映射選擇嵌入塊xn=uxn（1 xn）；u表示量化系數。量化系數的選擇需要通過大量的實驗進行獲取，本文中通過實驗驗證當u取4.5時效果最佳。

2.1.3嵌入

將選擇出的嵌入位置記為，fi（j），j=1，2，3，…，m并記錄其位置。利用嵌入公式4-7將水印二進制流嵌入

fi'（j）= fi（j）+（1 ） （j）

式中： 表示嵌入強度，j=1，2，3，…，m

通過不斷的大量實驗確定本文的嵌入強度為0.95

（4）將計算得到的fi'（j）代替第i塊中的小波系數fi（j）進行DWT逆變換，則得到新的fi'（j）。將所有的fi'（j）按照一條線上點的排列順序進行組合則得到了含有水印的圖像，即嵌入完成。

2.2水印提取算法

水印的提取步驟如下：

（1）矢量地圖數據獲取：

和水印的嵌入過程（1）類似，首先獲取讀入到內存中的矢量地圖數據。

（2）根據第二節的嵌入位置選擇算法找到嵌入位置，利用逆嵌入公式將水印信息提取出來。

（3）將得到的水印信息利用逆向云發生器得到云模型的特征參數。

2.3水印檢測標準

根據提取出的云水印作為是否是嵌入云的評價標準，這是本系統的一個創新之處，同時這也是云模型理論需要解決的一個重要問題。

本文的相似度閥值設定為30/n（n為云滴個數）。具體算法如下：

N個云相似性度量方法（本文中N=2）：

輸入：n云滴數，Ex1，Exn，He1第一個云的特征數，Ex2，En2，He2第二個云的特征數；輸出：是否相似 （ 相似為1， 不相似為0）。

步驟：

（1）Dropl（i）=Cloud（Ex1，En1，He1，n）第1個云產生的n個云滴；

（2）Dropl（i）=Cloud（Ex2，En2，He2，n）第2個云產生的n個云滴；

（3）Sort（Drop（1））；對第1個云滴進行排序；

（4）Sort（Drop（2））；對第2個云滴進行排序；

（5）篩選區間[Ex 3En，Ex+3En]內的云滴，得到云1中云滴個數N1，云2中云滴個數N2，選取后的云滴分別為Drop1'，Drop2'；

（6）若N1N2則雷同。

（7）分別計算云滴Drop1'j，Drop2'j，的平方差Dis（j）；

（8）相似度計算公式Similar=SQRT（∑Dis（j）/C/n）；

（9）若Similar<（30/n）則 =1，否則 =0。

通過上述算法，將提取出來的云滴與嵌入的云滴計算相似度，若值為1則表示兩個是相似云，即所提取的水印為用戶嵌入。否則，則不是。

本章首先對矢量地圖訪問控制進行了介紹，矢量訪問控制是保證矢量地圖自我保護實現的關鍵。然后本章介紹了算法的嵌入模型和提取模型，最后重點介紹算法的具體實現過程。算法的具體實現主要包括云滴水印的生成、嵌入位置的選擇、嵌入算法、提取算法、水印檢測標準。