[發明專利]基于三維Arnold變換的矢量地理數據加密方法和解密方法

在審

• 申請號: 202111130927.3
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113779611A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 張毅;李濱;楊振凱;王明明;李翔;崔鵬雨;于晨光
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 史萌楊

1.一種基于三維Arnold變換的矢量地理數據加密方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)獲取矢量地理明文數據；

2)根據構建的三維Arnold變換公式，確定與矢量地理明文數據對應的矢量地理密文數據；所述三維Arnold變換公式為：

式中，x、y、z為三維Arnold變換前的坐標值；x′、y′、z′為三維Arnold變換后坐標值；P為模；A為變換矩陣，其結構為：

式中，a_r、a_g、a_b、c_r、c_g、c_b為變換系數，為任意正整數，為指定值或者隨機生成值。

2.根據權利要求1所述的基于三維Arnold變換的矢量地理數據加密方法，其特征在于，步驟1)后，還包括對獲取的矢量地理明文數據進行預處理以得到矢量地理處理數據的步驟，所述預處理包括對矢量地理明文數據進行偏移處理和取整處理以使矢量地理處理數據為非負整數；

相應的，步驟2)中確定與矢量地理明文數據對應的矢量地理密文數據的手段為：將矢量地理處理數據代入至三維Arnold變換公式中進行t次Arnold變換，得到與矢量地理處理數據對應的矢量地理加密數據，t≥1；根據預處理時的偏移情況，對矢量地理加密數據進行恢復偏移處理，得到矢量地理密文數據。

3.根據權利要求2所述的基于三維Arnold變換的矢量地理數據加密方法，其特征在于，若矢量地理明文數據為二維矢量地理明文數據，則在步驟2)中，針對至少兩個二維矢量地理明文數據，得到相應個數的矢量地理處理數據，依次取所有矢量地理處理數據中的三個坐標值數據，并代入至三維Arnold變換公式中進行t次變換，并在最后不足三個坐標值數據時進行補足處理，直至遍歷完所有的矢量地理處理數據，以最終得到所有矢量地理處理數據所對應的矢量地理加密數據。

4.根據權利要求3所述的基于三維Arnold變換的矢量地理數據加密方法，其特征在于，所取的矢量地理處理數據中的三個坐標值數據均為x方向的坐標值數據或者均為y方向的坐標值數據。

5.根據權利要求1～4任一項所述的基于三維Arnold變換的矢量地理數據加密方法，其特征在于，所述矢量地理明文數據為矢量地理數據集中按照地理要素提取的數據或者按照圖層提取的數據。

6.一種基于三維Arnold變換的矢量地理數據解密方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)獲取矢量地理密文數據；

2)根據構建的三維Arnold逆變換公式，確定與矢量地理密文數據對應的矢量地理明文數據；所述三維Arnold逆變換公式為：

式中，x、y、z為三維Arnold逆變換后的坐標值；x′、y′、z′為三維Arnold逆變換前的坐標值；P為模；A^-1為變換矩陣的逆矩陣，其結構為：

式中，a_r、a_g、a_b、c_r、c_g、c_b為變換系數，為任意正整數，為指正值或者隨機生成值。

7.根據權利要求6所述的基于三維Arnold變換的矢量地理數據解密方法，其特征在于，步驟1)后，還包括對獲取的矢量地理密文數據進行預處理以得到矢量地理加密數據的步驟，所述預處理包括對矢量地理密文數據進行偏移處理；

相應的，步驟2)中確定與矢量地理密文數據對應的矢量地理明文數據的手段為：將矢量地理加密數據代入至三維Arnold逆變換公式中進行t次Arnold逆變換，得到與矢量地理加密數據對應的矢量地理處理數據，t≥1；根據預處理時的偏移情況，對矢量地理處理數據進行恢復偏移處理，得到矢量地理明文數據。