[发明专利]一种基于信息分存的涉密点状地理要素伪装与还原方法

摘要

本发明公开了一种基于信息分存的点类型GIS矢量数据伪装与还原方法，包括如下过程(1)针对点类型GIS矢量数据伪装过程，包括伪装范围的确定、伪装点的生成等步骤；(2)针对点类型GIS矢量数据还原过程，包括伪装目标的识别、伪装点的还原等过程。本发明的方法具有较高的隐蔽性和不受容量限制的优势，为矢量地理数据的信息伪装提供了新思路，在隐藏秘密信息存在性的基础上有效保障秘密点数据在数据传输、隐藏通信中的安全性。

主权项

一种基于信息分存的涉密点状地理要素伪装与还原方法，其特征在于，具体步骤如下：(一)点类型GIS矢量数据伪装过程步骤11：加载一幅点图层矢量地图，并且输入伪装半径系数c，c∈(0,1)；步骤12：从原始点图层数据R中选择涉密点集P＝{Pi|i＝1,2，…,m}，m为涉密点的个数；针对点集P中的每一个涉密点Pi，依次循环执行步骤13至步骤17；步骤13：确定当前涉密点Pi拟生成伪装三角形的内角αi1、αi2、αi3，(a)采用递归生长法对当前点图层数据生成TIN数据格式的三角网集合T,从集合T中遍历包含当前涉密点Pi的三角形集合T'＝{Tj'|j＝1,2，…,n}，其中T'∈T，n为包含Pi的三角形的个数；(b)对集合T'中三角形的三个内角αi1、αi2、αi3进行从小到大排序，并按角度从小到大顺序依次存放在集合A1、A2、A3中，其中A1＝{A1j|j＝1,2,…,n},A2＝{A2j|j＝1,2,…,n},A3＝{A3j|j＝1,2，…,n},其中n为三角形的个数；(c)基于公式(1)对集合A1、A2、A3分别求平均值即可得到伪装三角形的三个内角αi1、αi2、αi3：αi1=Σj=1nA1jnαi2=Σj=1nA2jnαi3=Σj=1nA3jn---(1)]]>步骤14：确定当前涉密点Pi的伪装半径ri'，(a)根据公式(2)计算拟生成的伪装三角形的内角比，记为1:f:g，其中g>f>1，f=αi2αi1g=αi3αi1---(2)]]>(b)设拟伪装生成的三个点分别为Pi1、Pi2、Pi3，当前涉密点的泰森多边形记为ABCDEF，伪装圆心为o，最大伪装半径为r，Pi与其他原始点Pj的最小距离为RR，j≠i，Pi1Pi2距离最大值记为L，Pi1点与Pi的最小距离记为Li；根据不规则三角网的构建规则，在确保拟伪装点在同一个三角形的前提下，基于公式(3)得到当前涉密点的最大伪装半径ri：L=2*sin(πg1+f+g)riRR=MIN(|PjPi|),(j≠i)Li=RR-riri<RR2*sin(πg1+f+g)+1---(3)]]>(c)根据公式(4)计算当前涉密点的伪装半径ri'，其中，c为伪装半径系数：ri'＝c*ri,c∈(0,1)                        (4)步骤15：拟伪装点坐标值的计算，当前涉密点Pi坐标记为(xi,yi),(a)伪装三角形各边对应的圆心角按照从小到大的顺序依次记为β1、β2、β3，计算公式如(5)所示：β1=2π1+f+gβ2=2πf1+f+gβ3=2πg(1+f+g)---(5)]]>(b)第一个伪装点：在伪装圆上任意取一点作为第一个伪装点Pi1(xi1，yi1)，如公式(6)所示：xi1=random[xi-ri′,xi+ri′]yi1=yi±ri′2-(xi1-xi)2---(6)]]>(c)第二个伪装点Pi2(xi2，yi2)，假设Pi2与Pi1形成的弦长对应的圆心角为β1，基于Pi1按顺时针方向旋转β1，Pi2的坐标计算公式如(7)所示：xi2=(xi1-xi)cosβ1-(yi1-yi)sinβ1+xiyi2=(yi1-yi)cosβ1+(xi1-xi)sinβ1+yi---(7)]]>(d)第三个伪装点Pi3(xi3，yi3)：根据TIN三角网的构建规则以及伪装三角形的内角比为1：f:g两个条件在伪装圆上遍历第三个伪装点，按照逆时针方向可以找到第三个伪装点，计算公式如(8)所示：xi3=(xi1-xi)cosβ2+(yi1-yi)sinβ2+xiyi3=(yi1-yi)cosβ2-(xi1-xi)sinβ2+yi---(8)]]>步骤16：将生成的三个伪装点Pi1、Pi2、Pi3替代当前涉密点Pi更新到原始点图层数据R中；步骤17：将当前涉密点Pi的伪装半径ri'做加密变换后生成的密钥信息ki添加到密钥文件KeyFile中；步骤18：重复步骤13至步骤17，直到实现对每个涉密点要素的伪装处理，保存伪装后的数据文件为R'；(二)针对点类型GIS矢量数据还原过程步骤21：打开伪装后的数据文件R'，打开密钥文件KeyFile；针对每一个涉密点Pi的还原，依次循环执行步骤22至步骤26：步骤22：对当前伪装后的矢量点图层数据按照递归生长法构建TIN数据格式的三角网集合T；步骤23：对伪装三角形Si的识别，三角网集合T中由伪装后的三个点形成的三角形称为伪装三角形；(a)读取密钥文件KeyFile中当前第i组密钥ki，解密还原后可得到当前伪装三角形Si的外接圆半径ri'；(b)对集合T中每个三角形求其外接圆圆心Oi坐标(xi,yi)，记每个三角形三个顶点坐标分别为Pi1(xi1,yi1),Pi2(xi2,yi2),Pi3(xi3,yi3)，计算公式如(9)所示；在已知外接圆圆心Oi坐标的基础上，根据公式(10)计算外接圆半径ri：xi=(xi12-xi22+yi12-yi22)*(yi1-yi3)-(xi12-xi32+yi12-yi32)*(yi1-yi2)2*(yi1-yi3)*(xi1-xi2)-2*(yi1-yi2)*(xi1-xi3)yi=(xi12-xi22+yi12-yi22)*(xi1-xi3)-(xi12-xi32+yi12-yi32)*(xi1-xi2)2*(yi1-yi2)*(xi1-xi3)-2*(yi1-yi3)*(xi1-xi2)---(9)]]>ri=(xi1-xi)2+(yi1-yi)2---(10)]]>(c)遍历T中的每个三角形，查找其外接圆半径ri与ri'相等的所有三角形,记为集合A＝{Ai|i＝1,2,…,n},其中n为符合该条件的三角形个数；(d)如果n为1,那么该三角形为伪装三角形Si，该三角形的三个顶点即为伪装点；如果n大于1，则转入步骤(e)；(e)根据内角比进一步筛选伪装三角形Si；步骤24：伪装目标还原，遍历得到的伪装三角形Si的三个顶点点坐标分别为Pi1、Pi2、Pi3,按公式(9)可计算得到原始涉密点坐标Pi(xi,yi)；步骤25：将还原后的原始涉密点坐标Pi替代伪装点Pi1、Pi2、Pi3更新到矢量数据文件R'中；步骤26：重复步骤22‑25，依次完成每个涉密点的还原处理。