[發(fā)明專利]一種基于Chebyshev多項式的GIS矢量數(shù)據(jù)脫密與恢復(fù)方法

有效

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• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108090369B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江棟華;周衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;H04L9/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發(fā)明公開了一種基于Chebyshev多項式的GIS矢量數(shù)據(jù)脫密與恢復(fù)方法，包括：(1)密鑰生成過程，包括控制點及其擾動量的確定、樣本點的生成及脫密中誤差的計算、脫密模型參數(shù)的確定、密鑰的加密保存；(2)脫密過程，包括密鑰文件解密讀取、打開原始矢量數(shù)據(jù)、遍歷要素并獲取原始坐標(biāo)、歸一化坐標(biāo)并進(jìn)行脫密處理、保存脫密后的數(shù)據(jù)；(3)恢復(fù)過程，包括，密鑰文件解密讀取、打開脫密后的數(shù)據(jù)、恢復(fù)模型建立、脫密后數(shù)據(jù)的恢復(fù)處理、恢復(fù)后數(shù)據(jù)保存等步驟。本發(fā)明方法抗攻擊能力強(qiáng)、脫密后數(shù)據(jù)可以利用密鑰進(jìn)行恢復(fù)、拓?fù)潢P(guān)系保持良好，且數(shù)據(jù)的整體變形平滑、局部擾動隨機(jī)，能為矢量GIS數(shù)據(jù)在共享、傳輸、存儲等多方面的應(yīng)用提供有力的安全保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地理信息安全領(lǐng)域，具體涉及一種基于Chebyshev多項式的GIS矢量數(shù)據(jù)脫密與恢復(fù)方法。

背景技術(shù)

矢量數(shù)據(jù)是使用最為廣泛的一種基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，往往包含著大量的敏感信息，其安全保護(hù)問題顯得尤為重要。2017年7月1日起實施的新修訂的《中華人民共和國測繪法》專門增設(shè)了監(jiān)督管理一章，要求建立地理信息安全管理制度和技術(shù)防控體系。相關(guān)政策法規(guī)也對公開地圖的保密內(nèi)容和位置精度做出了明確規(guī)定。

脫密作為國內(nèi)外普遍采用的地理信息安全保密技術(shù)手段，為地理信息的共享與應(yīng)用提供了安全保障。但是，現(xiàn)有脫密模型與方法主要存在以下不足：①線性變換模型相對簡單，缺乏局部的隨機(jī)擾動，安全性較低。②部分非線性模型的脫密誤差難以有效控制，導(dǎo)致脫密后數(shù)據(jù)不能滿足脫密指標(biāo)的要求，且拓?fù)潢P(guān)系可能受到破壞，影響脫密后數(shù)據(jù)的可用性。③一些模型不能在密鑰的支持下進(jìn)行逆向精確恢復(fù)，降低了脫密后數(shù)據(jù)的使用價值，不利于脫密后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的集成應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有脫密模型與方法存在的不足，提出一種基于Chebyshev多項式的GIS矢量數(shù)據(jù)脫密與恢復(fù)方法，該方法既顧及了數(shù)據(jù)的整體變換又增加了局部的隨機(jī)擾動，其抗攻擊性與安全性強(qiáng)、誤差可控、拓?fù)浔３帧⑺惴赡妗?/p>

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

本發(fā)明的一種基于Chebyshev多項式的GIS矢量數(shù)據(jù)脫密與恢復(fù)方法，包括如下過程

(一)密鑰生成

步驟11、確定待脫密矢量數(shù)據(jù)范圍

打開待脫密的矢量數(shù)據(jù)，獲取其最小外接矩形R，R左下角的角點坐標(biāo)為(x_min,y_min),R的右上角的角點坐標(biāo)為(x_max,y_max)；并按照公式(1)計算數(shù)據(jù)范圍的長度Length和數(shù)據(jù)寬度Height；

步驟12、選取控制點并設(shè)置控制點的擾動量

從待脫密的矢量數(shù)據(jù)范圍內(nèi)選取num個原始控制點Cpoint(sX_i,sY_i)(num大于待求解的參數(shù)個數(shù))，并根據(jù)脫密指標(biāo)給定每個控制點適當(dāng)?shù)臄_動量ΔX_i與ΔY_i；則目標(biāo)控制點Cpoint(tX_i,tY_i)的坐標(biāo)為：

步驟13、控制點歸一化

將步驟12中選取的控制點按照公式(2)歸一化至[-1,1]區(qū)間內(nèi)，得到歸一化后的控制點Cpoint(sX_ig,sY_ig)：

步驟14、樣本點的生成：