一種基于信息分存的涉密點(diǎn)狀地理要素偽裝與還原方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地理信息安全領(lǐng)域，具體涉及一種基于信息分存技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)類型的 GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝與還原的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地理信息的安全防護(hù)涉及國家安全和社會利益，是當(dāng)前急需解決的國家和社會重 大需求問題。在對秘密GIS矢量數(shù)據(jù)信息內(nèi)容隱藏的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步隱藏秘密信息的存在， 是當(dāng)前地理信息安全研宄與應(yīng)用的重點(diǎn)。
[0003] 目前，信息分存技術(shù)主要應(yīng)用于圖像領(lǐng)域，圖像分存的含義是將圖像信息分為具 有一定可視效果的η幅圖像，如果知道圖像信息中的m(m〈n)幅子圖像，則該圖像可以得到 恢復(fù)，如果圖像少于m幅，則圖像無法得到恢復(fù)。借鑒分存技術(shù)在圖像領(lǐng)域的應(yīng)用，將分存 技術(shù)應(yīng)用到矢量地理數(shù)據(jù)信息偽裝中來，將完整的矢量地理數(shù)據(jù)采用一定的方法分存到多 個分散的矢量地理數(shù)據(jù)中進(jìn)行偽裝，使偽裝后的數(shù)據(jù)仍然是有意義的矢量地理數(shù)據(jù)。與已 有的偽裝方法相比，既兼顧了精度弱化方式隱蔽性的優(yōu)勢，又避免了置亂方式容易引起攻 擊者注意以及載體隱藏方式對容量的高要求等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于：基于信息分存?zhèn)窝b技術(shù)，提出一種針對GIS點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)中涉 密點(diǎn)狀地理要素的偽裝與還原方法，能有效保障涉密點(diǎn)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)傳輸、隱藏通信中的安 全性。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案主要包括：
[0006] 一種基于信息分存的涉密點(diǎn)狀地理要素偽裝與還原方法，具體步驟如下：
[0007] (一）點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝過程
[0008] 步驟11 :加載一幅點(diǎn)圖層矢量地圖，并且輸入偽裝半徑系數(shù)c，c e (〇, 1);
[0009] 步驟12 :從原始點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)R中選擇涉密點(diǎn)集P = {Pi I i = 1，2，…，m}，m為涉 密點(diǎn)的個數(shù)；針對點(diǎn)集P中的每一個涉密點(diǎn)Pi,依次循環(huán)執(zhí)行步驟13至步驟17 ;
[0010] 步驟13 :確定當(dāng)前涉密點(diǎn)Pi擬生成偽裝三角形的內(nèi)角α n、a i2、a i3，
[0011] (a)采用遞歸生長法對當(dāng)前點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)生成TIN數(shù)據(jù)格式的三角網(wǎng)集合T，從集合 T中遍歷包含當(dāng)前涉密點(diǎn)Pi的三角形集合Τ' = {T / I j = 1，2, ...，η}，其中Τ' e Τ，η為 包含Pi的三角形的個數(shù)；
[0012] (b)對集合Τ'中三角形的三個內(nèi)角α n、a i2、a i3進(jìn)行從小到大排序，并按角度從 小到大順序依次存放在集合A1、A2、A3中，其中Al = UljI j = 1，2,…，η}，Α2 = {Α2」| j = 1，2,…，η}，A3 = {A3」I j = 1，2，…，η}，其中η為三角形的個數(shù)；
[0013] (c)基于公式⑴對集合AU Α2、A3分別求平均值即可得到偽裝三角形的三個內(nèi) A α η、a i2、a i3:
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于信息分存的設(shè)密點(diǎn)狀地理要素偽裝與還原方法，其特征在于，具體步驟如 下： (一）點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝過程 步驟11 ;加載一幅點(diǎn)圖層矢量地圖，并且輸入偽裝半徑系數(shù)C，C G (0, 1); 步驟12 ;從原始點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)R中選擇設(shè)密點(diǎn)集P = (Pi I i = 1，2，…，m}，m為設(shè)密點(diǎn) 的個數(shù)；針對點(diǎn)集P中的每一個設(shè)密點(diǎn)Pi,依次循環(huán)執(zhí)行步驟13至步驟17 ; 步驟13 ;確定當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)Pi擬生成偽裝S角形的內(nèi)角a 11、a 12、a W (a)采用遞歸生長法對當(dāng)前點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)生成TIN數(shù)據(jù)格式的=角網(wǎng)集合T，從集合T中 遍歷包含當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)Pi的S角形集合T' = {T/ |j = l，2，...，n}，其中T'GT，n為包 含Pi的S角形的個數(shù)； 化）對集合T'中S角形的S個內(nèi)角a 11、a 12、a 13進(jìn)行從小到大排序，并按角度從小 到大順序依次存放在集合A1、A2、A3中，其中A1 = {Al^' = 1，2,…，n}，A2 = {A2山'= 1，2,…，n}，A3 = {A3j I j = 1，2，…，n}，其中n為S角形的個數(shù)； (C)基于公式（1)對集合A1、A2、A3分別求平均值即可得到偽裝S角形的S個內(nèi)角 a 11、a 12、a 13:
步驟14 ;確定當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)Pi的偽裝半徑r i'， (a)根據(jù)公式似計(jì)算擬生成的偽裝；角形的內(nèi)角比，記為l:m:n，其中n〉m〉l，
(2; 化）設(shè)擬偽裝生成的S個點(diǎn)分別為P。、Pc、Pw當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)的泰森多邊形記為abcdef， 偽裝圓屯、為0,最大偽裝半徑為r，Pi與其他原始點(diǎn)P j.的最小距離為R，j聲i，P 距離最 大值記為l，Pii點(diǎn)與Pi的最小距離記為1 i;根據(jù)不規(guī)則S角網(wǎng)的構(gòu)建規(guī)則，在確保擬偽裝點(diǎn) 在同一個S角形的前提下，基于公式（3)得到當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)的最大偽裝半徑ri:

(3) (c) 根據(jù)公式（4)計(jì)算當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)的偽裝半徑r/，其中，c為用戶參數(shù)： r/ = c*ri，c G (0, 1) (4) 步驟15 ;擬偽裝點(diǎn)坐標(biāo)值的計(jì)算，當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)Pi坐標(biāo)記為（X。yi)， (a)偽裝S角形各邊對應(yīng)的圓屯、角按照從小到大的順序依次記為01、0 2、0 3,計(jì)算公 式如妨所示：
C5) 化）第一個偽裝點(diǎn)；在偽裝圓上任意取一點(diǎn)作為第一個偽裝點(diǎn)如公式化） 所示：
(6) (C)第二個偽裝點(diǎn)Pi2(Xi2，yn)，假設(shè)Pi2與Pu形成的弦長對應(yīng)的圓屯、角為0 1，基于Pil 按順時針方向旋轉(zhuǎn)0 1，Pi2的坐標(biāo)計(jì)算公式如（7)所示：
(7) (d) 第^個偽裝點(diǎn)Pi3(x。，心）；根據(jù)TINS角網(wǎng)的構(gòu)建規(guī)則化及偽裝S角形的內(nèi)角比 為1 ;m:n兩個條件在偽裝圓上遍歷第=個偽裝點(diǎn)，按照逆時針方向可W找到第=個偽裝 點(diǎn)，計(jì)算公式如（8)所示；
(8) 步驟16 ;將生成的S個偽裝點(diǎn)Pii、Pi2、Pi3替代當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)P i更新到原始點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)R 中； 步驟17 ;將當(dāng)前設(shè)密點(diǎn)Pi的偽裝半徑r 做加密變換后生成的密鑰信息ki添加到密 鑰文件KeyFile中； 步驟18 ;重復(fù)步驟13至步驟17,直到實(shí)現(xiàn)對每個設(shè)密點(diǎn)要素的偽裝處理，保存?zhèn)窝b后


的數(shù)據(jù)文件為R'; (二）針對點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)還原過程 步驟21 ;打開偽裝后的數(shù)據(jù)文件R'，打開密鑰文件KeyFile ;針對每一個設(shè)密點(diǎn)Pi的 還原，依次循環(huán)執(zhí)行步驟22至步驟26 : 步驟22 ;對當(dāng)前偽裝后的矢量點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)按照遞歸生長法構(gòu)建TIN數(shù)據(jù)格式的=角網(wǎng) 集合T ; 步驟23 ;對偽裝S角形Si的識別，S角網(wǎng)集合T中由偽裝后的S個點(diǎn)形成的S角形稱 為偽裝立角形； (a)讀取密鑰文件KeyFile中當(dāng)前第i組密鑰ki，解密還原后可得到當(dāng)前偽裝S角形 Si的外接圓半徑r/ ; 化）對集合T中每個S角形求其外接圓圓屯、〇i坐標(biāo)（X。yi)，記每個S角形S個頂點(diǎn)坐 標(biāo)分別為PilUii, y^i), Pi2(Xi2, yi2)，Pi3(Xi3, yi3)，計(jì)算公式如（9)所示；在已知外接圓圓屯、〇i 坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)公式（10)計(jì)算外接圓半徑ri:
(C)遍歷T中的每個S角形，查找其外接圓半徑與r/相等的所有S角形，記為集 合A = (Ail i = 1，2,…，n}，其中n為符合該條件的S角形個數(shù)； (d) 如果n為1，那么該S角形為偽裝S角形Si，該S角形的S個頂點(diǎn)即為偽裝點(diǎn)；如 果n大于1，則轉(zhuǎn)入步驟（e); (e) 根據(jù)內(nèi)角比進(jìn)一步篩選偽裝S角形Si; 步驟24 ;偽裝目標(biāo)還原，遍歷得到的偽裝=角形Si的=個頂點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)分別為P。、Pc、 Pu，按公式（9)可計(jì)算得到原始設(shè)密點(diǎn)坐標(biāo)Pi(Xi，yi); 步驟25 ;將還原后的原始設(shè)密點(diǎn)坐標(biāo)Pi替代偽裝點(diǎn)P 11、Pi2、Pu更新到矢量數(shù)據(jù)文件 R'中； 步驟26 ;重復(fù)步驟22-25,依次完成每個設(shè)密點(diǎn)的還原處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信息分存的設(shè)密點(diǎn)狀地理要素偽裝與還原方法，其 特征在于，步驟23(e)中，進(jìn)一步篩選偽裝=角形Si的具體過程如下；對當(dāng)前=角形Ai依次 循環(huán)執(zhí)行W下操作： (i) 分別計(jì)算當(dāng)前S角形Ai的S個內(nèi)角，并且按照從小到大的順序分別記為a。、a 12、 a i3； (ii) 創(chuàng)建臨時數(shù)據(jù)Rtmp，并將數(shù)據(jù)文件R'賦值給數(shù)據(jù)Rtmp; (iii) 將當(dāng)前S角形Ai對應(yīng)的外接圓圓屯、〇i代替該S角形的S個頂點(diǎn)更新到臨時數(shù) 據(jù)Rtmp中，重新生成TIN數(shù)據(jù)格式的S角網(wǎng)集合T'; (iV)在集合T'中遍歷包含〇i點(diǎn)的S角形集合B =巧i|i = 1，2,…，m}，m為包含〇i 點(diǎn)的S角形個數(shù)；對于集合B中的所有S角形按照所述步驟13的規(guī)則求得平均內(nèi)角值，并
按從小到大的順序依次記為01、0 2、0 3; (V)如果內(nèi)角平均值01、0 2、0 3與曰曰。、曰。分別相等，那么當(dāng)前；角形A i為偽 裝；角形；如果內(nèi)角平均值01、0 2、0 3與a 11、a 12、a U不等，循環(huán)執(zhí)行步驟a)至（V)， 直到遍歷到符合條件的偽裝=角形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于信息分存的點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝與還原方法，包括如下過程：(1)針對點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)偽裝過程，包括偽裝范圍的確定、偽裝點(diǎn)的生成等步驟；(2)針對點(diǎn)類型GIS矢量數(shù)據(jù)還原過程，包括偽裝目標(biāo)的識別、偽裝點(diǎn)的還原等過程。本發(fā)明的方法具有較高的隱蔽性和不受容量限制的優(yōu)勢，為矢量地理數(shù)據(jù)的信息偽裝提供了新思路，在隱藏秘密信息存在性的基礎(chǔ)上有效保障秘密點(diǎn)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)傳輸、隱藏通信中的安全性。
【IPC分類】G06T1-00
【公開號】CN104599224
【申請?zhí)枴緾N201510038934
【發(fā)明人】吳雪榮, 李安波, 蔣偉, 楊孝麗
【申請人】南京師范大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月26日