[发明专利]基于数字水印和进程隐形加密相结合的管线数据监控方法

摘要

本发明涉及一种基于数字水印和进程隐形加密相结合的管线数据监控方法，该方法对空间域水印方法中典型的最低有效位方法进行设计，采用LSB与管线空间数据拓扑关系记录相结合，并对数字水印及数据包加密的方法相结合，采用DES128位双重加密算法将64bit的输入明文分成左右两边各32bit，再经过16层的左右两边换位与代替处理产生分散与换位效果的相互作用，从而通过弱而简单的要素组成高强度的密码体制，在空间数据中伪随机分布水印信息的隐藏与提取，实现管线数据的加密。该方法在保障数据精度的同时，可有效提高数据的安全性，并在管线数据中隐藏标识数据合法用户身份及数据使用权属的版权保护信息和数字认证信息,保护数据拥有单位的合法权益，应用效果显著。

主权项

一种基于数字水印和进程隐形加密相结合的管线数据监控方法，其特征在于该方法的实施步骤如下： 首先，对管线数据进行预处理，将管点数据根据重要性进行级别划分，首先根据管点的属性，以及管点的拓扑关系进行划分，然后采用道格拉斯‑普克法法对管线数据进行分解，第一层管点通过属性重要程度来确定，包括管线的起始点、终止点和阀门点的管点；第二层为拓扑关系层中比较重要的管点，包括管线数据中的四通、五通点、六通点和交叉点；第三层为DP法得出的拐点层，对每条管线首末点连一条虚直线，求所有点与该直线的距离，并找出最大距离值dmax，用dmax与限差D相比：若dmax=D，保留dmax对应的管点，并以该点为界，把管线分为两部分，对这两部分重复使用该方法；第四层为通过DP算法剩余的管点；然后，确定用户版权和属性信息的水印信号，同时利用合法用户生成器生成密钥，利用管线水印嵌入算法将水印信号嵌入到管线数据中；最后，经过水印嵌入的管线数据文件方可向外提供；管线水印嵌入算法如下：（1）将需嵌入的文字信息进行二进制流转化为比特流w，w为水印信号初始信息，然后利用应用纠错编码机制将w进行编码，得到wd，wd即为嵌入到数据中的实际的水印信号信息，水印信号为一个可控的01伪随机序列；（2）管线数据作为对象，是由管点子对象构成，算法以管点作为单位，将管点的物探点号信息作为管点对象的标识ID，用于唯一标识该管点；（3）通过管点标识信息，利用单向hash函数计算每个管点的标记值mark，mark用于标识对管点编号ID单向hash函数计算以后的管点的标识值，mark=hash（k,ID）,k作为嵌入水印和加密的hash参数值，称作密钥；（4）对所有对象按mark值进行排序，分成大小相等的若干子集sub(n),n为子集的个数，在子集sub（i）中嵌入文字wd(i)信息，sub（i）为管点子集序列中的第i个子集序列，wd(i)为水印信号的伪随机序列中的第i位；（5）对于重要程度较低的管点集合D(m), 在一个数轴上定义一个参考点r，即为数轴的原点，把D(i)落到数轴上，D(i)为重要程度较低的管点集合的第i个管点；对数轴用步长d，d为数轴的单位长度，以r为起算点，向左向右进行量化，r向右方向通过公式Q(i)=（D(i)‑r)/d，r方向向左通过公式Q(i)=（（r‑ D(i))/d）+1，依次计算D(i)的量化值Q(i)；（6）在管点对象集合D(m)嵌入水印为1和0，对于Q(i)为偶数的，则将水印1嵌入，使其变为奇数，对于Q(i)为奇数的，则将水印0嵌入，使其变为偶数；管线数据的数字水印提取流程如下：数字水印提取通过解密技术实现管线数据的解密，首先，根据每个对象的标识ID，计算每个对象的标记值mark，mark=hash(k,ID)；然后，对所有对象按mark进行排序，根据子集边界数组的信息，将每个对象划分到其对应的子集中；在每个子集sub（i）中提取一位水印信息，直至遍历所有子集，得到提取出的水印信息；最后，对管点对象，利用纠错机制，从提取的水印信息中修正可能的错误信息位。