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专利号: 2019112976972
申请人: 南京泛在地理信息产业研究院有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)密钥生成:包括密钥生成中地理向量场数据坐标点及其扰动量的确定、脱密过程中的目标坐标点归一化、脱密过程中误差的计算、脱密参数的确定、密钥的加密保存;

(2)脱密处理:包括脱密处理中密钥文件解密读取、打开待脱密地理向量场数据、遍历待脱密地理向量场数据要素并获取坐标点、归一化坐标点并进行脱密处理、保存脱密后的地理向量场数据;

(3)恢复处理:包括恢复处理中密钥文件解密处理,脱密后地理向量场数据的恢复处理、恢复后地理向量场数据保存。

2.根据权利要求1所述的一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法,其特征在于,步骤(1)中地理向量场数据坐标点及其扰动量的确定,包括以下步骤:(101)确定待脱密的地理向量场数据范围

打开待脱密的地理向量场数据,获取其最小外接矩形R,R左上角的角坐标为(xmin,ymin),R的右下角的角点坐标为(xmax,ymax);并按照以下公式计算待脱密的地理向量场数据范围的长度Length和宽度Height;

(102)密钥生成中地理向量场数据坐标点及其扰动量的确定

从待脱密的地理向量场数据中将索引下标作为脱密过程中地理向量场数据源坐标点Coordinate(pXi,pYi),并根据脱密指标给定每个脱密过程中地理向量场数据源坐标点的扰动量ΔXi与ΔYi;则脱密过程中地理向量场数据目标坐标点Coordinate(tXi,tYi)的坐标为:(103)脱密过程中地理向量场数据目标坐标点归一化

将步骤(102)脱密过程中地理向量场数据目标坐标点按照以下公式归一化至[-1,1]区间内,其中tXmean,tYmean分别为脱密过程中地理向量场数据目标坐标点Coordinate(tXi,tYi)中tXi,tYi的均值,得到归一化后的地理向量场数据目标坐标点Coordinate(nXi,nYi):

3.根据权利要求1所述的一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法,其特征在于,步骤(1)中脱密中误差的计算、脱密参数的确定和密钥的加密保存,包括以下步骤:(111)脱密过程中误差的计算

将归一化后的地理向量场数据坐标点Coordinate(nXi,nYi)以及属性数据nZi代入公式(4),其中N1,N2,N3,N4为四个任意脱密参数,e1,e2,e3为单位向量,得到脱密后的地理向量场数据坐标点Coordinate(RXi,RYi)以及属性数据RZi;

按照公式(5)计算脱密误差MSE;

其中,n表示脱密过程中地理向量场数据源坐标点的个数;ΔXi与ΔYi分别为脱密过程中地理向量场数据源坐标点的扰动量;pXi,pYi为脱密过程中地理向量场数据源坐标点;

(112)脱密误差控制

调整脱密过程中地理向量场数据目标坐标点扰动量:将脱密误差MSE与脱密指标σ进行比较,若MSE大于脱密指标σ,则需要调整脱密过程中地理向量场数据目标坐标点的扰动量量ΔXi与ΔYi来控制脱密中误差;并按照公式(6)对脱密过程中地理向量场数据目标坐标点的偏移量进行控制,其中ΔYinew,ΔXinew为脱密过程中调整后的地理向量场数据目标坐标点的扰动量:迭代步骤(111)至(112),直到脱密误差MSE小于脱密指标σ,然后执行步骤(113);

(113)生成密钥:将最终的脱密参数N1,N2,N3,N4和脱密过程中地理向量场数据目标坐标点偏移量ΔXi与ΔYi利用RSA(Rivest-Shamir-Adleman)算法进行加密并存储为密钥文件。

4.根据权利要求1所述的一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法,其特征在于,步骤(2)包括以下步骤:(21)密钥文件解密读取

使用RSA(Rivest-Shamir-Adleman)算法解密并读取密钥文件,提取脱密参数N1,N2,N3,N4,打开待脱密地理向量场数据;

(22)待脱密地理向量场数据读取

遍历待脱密地理向量场数据,获取脱密过程中地理向量场数据源坐标点Coordinate(pXi,pYi);

(23)归一化地理向量场数据坐标点并进行脱密处理

将脱密过程中地理向量场数据源坐标点Coordinate(pXi,pYi)归一化至[-1,1]区间内,得到归一化后的地理向量场数据坐标点Coordinate(nXi,nYi);归一化公式为:(24)脱密处理

将归一化之后的地理向量场数据坐标点Coordinate(nXi,nYi)以及属性数据nZi代入以下公式,得到脱密后地理向量场数据坐标点Coordinate(RXi,RYi)和属性数据RZi:计算脱密中误差MSE为:

(25)保存脱密后的地理向量场数据

循环步骤(22)至(24),直至所有归一化之后的地理向量场数据坐标点处理完毕,并且脱密中误差MSE小于脱密指标σ,保存脱密后的地理向量场数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法,其特征在于,步骤(3)包括以下步骤:(31)密钥文件解密读取

使用RSA(Rivest-Shamir-Adleman)算法解密并读取密钥文件,将脱密过程中地理向量场数据源坐标点Coordinate(pXi,pYi)作为恢复的地理向量场数据目标坐标点,将脱密过程中地理向量场数据目标坐标点Coordinate(tXi,tYi)作为恢复的地理向量场数据源坐标点,则脱密过程中地理向量场数据目标坐标点Coordinate(tXi,tYi)的扰动量ΔXi与ΔYi与恢复过程中地理向量场数据源坐标点Coordinate(tXi,tYi)的扰动量ΔXri与ΔYri互为相反数,同时脱密过程中的脱密参数N1,N2,N3,N4与恢复过程中的恢复参数Nr1,Nr2,Nr3,Nr4互为相反数;

(32)脱密后地理向量场数据的恢复处理

遍历待恢复地理向量场数据,获取恢复过程中待恢复的坐标点Coordinate(RXi,RYi);

(33)脱密后地理向量场数据的恢复处理;

(34)恢复后地理向量场数据保存

循环步骤(33)处理全部地理向量场数据,直到所有要素都处理完毕,保存恢复后的地理向量场数据。

6.根据权利要求5所述的一种基于几何代数的地理向量场数据脱密与恢复方法,其特征在于,步骤(33)包括以下步骤:(a)将步骤(32)中恢复过程中待恢复的坐标点Coordinate(RXi,RYi)和脱密后的属性RZi及其恢复参数Nr1,Nr2,Nr3,Nr4代入以下公式,求解得到恢复过程中地理向量场数据坐标点Coordinate(nXi,nYi)以及属性数据nZi:(b)反归一化:将步骤(a)求解出的恢复过程中地理向量场数据坐标点坐标点Coordinate(nXi,nYi)代入以下公式,求解得恢复过程中地理向量场数据源坐标点Coordinate(tXi,tYi):(c)将步骤(b)求解出的恢复过程中地理向量场数据源坐标点Coordinate(tXi,tYi)代入以下公式,求解得恢复过程中地理向量场数据目标坐标点Coordinate(pXi,pYi):