一种矢量地理数据水印加密解密方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种矢量地理数据水印加密解密方法及系统。加密方法包括：根据矢量地理数据的类型将矢量地理数据转化形成第一方阵；对第一方阵进行奇异值分解，将水印信息依次嵌入第一方阵的每一个奇异值中；生成水印处理后的方阵；根据混沌序列生成正交矩阵；将正交矩阵与水印处理后的方阵的乘积确定为水印加密处理后的方阵；对水印加密处理后的方阵进行奇异值分解逆变换，得到含水印的加密矢量地理数据。采用本发明专利技术的方法及系统，能够在确保水印和加密可交换性的同时，提高数据的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种矢量地理数据水印加密解密方法及系统
本专利技术涉及交换密码水印
，特别是涉及一种矢量地理数据水印加密解密方法及系统。
技术介绍
随着网络在线服务和多级共享等需求的迅猛发展，矢量地理数据存储、传输和使用过程中的安全需求日益凸显。密码技术和水印技术是目前两个较为成熟的安全技术手段，在矢量地理数据安全传输和版权追溯等方面发挥了重要作用。然而，单一的密码技术难以实现明文和密文矢量地理数据的版权追溯。同时，单一的水印技术又无法确保数据在传输过程中的保密问题。如果将密码技术与水印技术相结合，可有效突破单一技术的局限性。交换密码水印技术就是一种结合了密码和水印两种技术的数据安全保护方法，在该方法中密码操作和水印操作互不干扰，这种互不干扰性也常被称为交换密码水印的可交性换。但是，交换密码水印技术并不是密码技术和水印技术的简单叠加，现有的密码技术和水印技术在实现机制上并未考虑与另一技术的可交换性，这导致直接套用现有的技术无法保证交换密码水印的可交换性。因此，如何实现交换密码水印的可交换性是交换密码水印研究中需要解决的关键科学问题。为有效解决密码操作和水印操作的可交换性，一类是基于分域的方法。该类方法是运用数学变换、分解或压缩等方式，将数据分离为两部分，其中一部分进行水印嵌入和检测，另一部分进行加密和解密，使得密码操作和水印操作在数据的不同部分上完成，可有效保证交换密码水印的可交换性。例如，有学者对图像数据进行离散小波变换，在低频系数中进行加密操作，在中高频系数中进行水印操作；或者将高频系数用于加密操作，低频系数用于水印操作。然而，该类方法只实现了部分数据加密，进行水印操作的部分数据并未加密仍为明文，存在数据安全性低的问题。另一类是基于同态加密的方法。该类方法利用了同态加密技术的原理，可以在加密后的密文数据中直接进行同态水印操作，且密文运算结果与明文运算结果相同，满足了加密和水印的可交换性要求。但是，目前该类方法只能实现与加密同态的简单水印操作方式，导致水印的鲁棒性较弱。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种矢量地理数据水印加密解密方法及系统，构建矢量地理数据交换密码水印的特征不变量，能够在确保水印和加密可交换性的同时，提高数据的安全性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种矢量地理数据水印加密方法，包括：获取矢量地理数据和水印信息；根据所述矢量地理数据的类型，将所述矢量地理数据转化形成第一方阵；对所述第一方阵进行奇异值分解，得到所述第一方阵的左奇异矩阵、右奇异矩阵和多个奇异值；将所述水印信息依次嵌入第一方阵的每一个奇异值中，得到水印处理后的奇异值；根据所述左奇异矩阵、所述右奇异矩阵和所述水印处理后的奇异值生成水印处理后的方阵；采用三维混沌系统生成混沌序列，并根据所述混沌序列生成正交矩阵；将所述正交矩阵与所述水印处理后的方阵的乘积确定为水印加密处理后的方阵；对所述水印加密处理后的方阵进行奇异值分解逆变换，得到含水印的加密矢量地理数据。可选的，所述根据所述矢量地理数据的类型，将所述矢量地理数据转化形成第一方阵，具体包括：判断所述矢量地理数据的类型，得到第一判断结果；若所述第一判断结果为点数据，则以选取的点数最多为目标生成第一方阵；若所述第一判断结果为线数据，则提取一条线数据中的点数据，并以选取的点数最多为目标生成第一方阵；若所述第一判断结果为面数据，则提取每一个面数据中的点数据，并以选取的点数最多为目标生成第一方阵。可选的，所述将所述水印信息依次嵌入第一方阵的每一个奇异值中，得到水印处理后的奇异值，具体包括：选取第一方阵的最大奇异值，并将所述第一方阵的最大奇异值的整数部分与所述水印信息的长度进行求余运算，得到水印信息位；将除第一方阵的最大奇异值外的第一方阵的每一个奇异值的第m位的数值依次替换为从所述水印信息位开始的每一个水印信息，得到水印处理后的奇异值。可选的，所述采用三维混沌系统生成混沌序列，并根据所述混沌序列生成正交矩阵，具体包括：获取控制参数和随机初始值；根据所述控制参数和所述随机初始值，采用Lorenz系统生成混沌序列；根据所述混沌序列采用正交化方法生成正交矩阵。本专利技术还提供一种矢量地理数据水印加密系统，包括：第一数据获取模块，用于获取矢量地理数据和水印信息；第一方阵形成模块，用于根据所述矢量地理数据的类型，将所述矢量地理数据转化形成第一方阵；第一奇异值分解模块，用于对所述第一方阵进行奇异值分解，得到所述第一方阵的左奇异矩阵、右奇异矩阵和多个奇异值；水印处理模块，用于将所述水印信息依次嵌入每一个所述奇异值中，得到水印处理后的奇异值；方阵处理模块，用于根据所述左奇异矩阵、所述右奇异矩阵和所述水印处理后的奇异值生成水印处理后的方阵；正交矩阵生成模块，用于采用三维混沌系统生成混沌序列，并根据所述混沌序列生成正交矩阵；加密模块，用于将所述正交矩阵与所述水印处理后的方阵的乘积确定为水印加密处理后的方阵；含水印的加密矢量地理数据输出模块，用于对所述水印加密处理后的方阵进行奇异值分解逆变换，得到含水印的加密矢量地理数据。本专利技术还提供一种矢量地理数据水印解密方法，包括：获取含水印的加密矢量地理数据，同时获取所述含水印的加密矢量地理数据在加密过程中使用的正交矩阵；根据所述含水印的加密矢量地理数据的类型，将所述含水印的加密矢量地理数据转化形成第二方阵；将所述正交矩阵的逆矩阵与所述第二方阵的乘积确定为解密处理后的方阵，并根据所述含水印的加密矢量地理数据的类型，将所述解密处理后的方阵转换为解密后的矢量地理数据；对所述第二方阵进行奇异值分解，得到所述第二方阵的多个奇异值；根据第二方阵的奇异值和所述解密后的矢量地理数据提取水印信息，得到解密后的水印信息。可选的，在所述得到解密后的水印信息，之后还包括：将所述解密后的水印信息与原始水印信息进行相关系数计算；判断计算出的相关系数是否大于预设阈值；若大于所述预设阈值，则表示含有水印信息，并提取与所述水印信息相应的版权信息；若小于或等于所述预设阈值，则表示不含有水印信息。可选的，所述根据所述含水印的加密矢量地理数据的类型，将所述含水印的加密矢量地理数据转化形成第二方阵，具体包括：判断所述含水印的加密矢量地理数据的类型，得到第二判断结果；若所述第二判断结果为点数据，则以选取的点数最多为目标生成第二方阵；若所述第二判断结果为线数据，则提取一条线数据中的点数据，并以选取的点数最多为目标生成第二方阵；若所述第二判断结果为面数据，则提取每一个面数据中的点数据，并以选取的点数最多为目标生成第二方阵。可选的，所述根据第二方阵的奇异值和所述解密后的矢量地理数据提取水印信息，得到解密后的水印信息，具体包括：选取第二方阵的最大奇异值，并将所述第二方阵的最大奇异值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矢量地理数据水印加密方法，其特征在于，包括：/n获取矢量地理数据和水印信息；/n根据所述矢量地理数据的类型，将所述矢量地理数据转化形成第一方阵；/n对所述第一方阵进行奇异值分解，得到所述第一方阵的左奇异矩阵、右奇异矩阵和多个奇异值；/n将所述水印信息依次嵌入第一方阵的每一个奇异值中，得到水印处理后的奇异值；/n根据所述左奇异矩阵、所述右奇异矩阵和所述水印处理后的奇异值生成水印处理后的方阵；/n采用三维混沌系统生成混沌序列，并根据所述混沌序列生成正交矩阵；/n将所述正交矩阵与所述水印处理后的方阵的乘积确定为水印加密处理后的方阵；/n对所述水印加密处理后的方阵进行奇异值分解逆变换，得到含水印的加密矢量地理数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种矢量地理数据水印加密方法，其特征在于，包括：
获取矢量地理数据和水印信息；
根据所述矢量地理数据的类型，将所述矢量地理数据转化形成第一方阵；
对所述第一方阵进行奇异值分解，得到所述第一方阵的左奇异矩阵、右奇异矩阵和多个奇异值；
将所述水印信息依次嵌入第一方阵的每一个奇异值中，得到水印处理后的奇异值；
根据所述左奇异矩阵、所述右奇异矩阵和所述水印处理后的奇异值生成水印处理后的方阵；
采用三维混沌系统生成混沌序列，并根据所述混沌序列生成正交矩阵；
将所述正交矩阵与所述水印处理后的方阵的乘积确定为水印加密处理后的方阵；
对所述水印加密处理后的方阵进行奇异值分解逆变换，得到含水印的加密矢量地理数据。


2.根据权利要求1所述的矢量地理数据水印加密方法，其特征在于，所述根据所述矢量地理数据的类型，将所述矢量地理数据转化形成第一方阵，具体包括：
判断所述矢量地理数据的类型，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果为点数据，则以选取的点数最多为目标生成第一方阵；
若所述第一判断结果为线数据，则提取一条线数据中的点数据，并以选取的点数最多为目标生成第一方阵；
若所述第一判断结果为面数据，则提取每一个面数据中的点数据，并以选取的点数最多为目标生成第一方阵。


3.根据权利要求2所述的矢量地理数据水印加密方法，其特征在于，所述将所述水印信息依次嵌入第一方阵的每一个奇异值中，得到水印处理后的奇异值，具体包括：
选取第一方阵的最大奇异值，并将所述第一方阵的最大奇异值的整数部分与所述水印信息的长度进行求余运算，得到水印信息位；
将除第一方阵的最大奇异值外的第一方阵的每一个奇异值的第m位的数值依次替换为从所述水印信息位开始的每一个水印信息，得到水印处理后的奇异值。


4.根据权利要求3所述的矢量地理数据水印加密方法，其特征在于，所述采用三维混沌系统生成混沌序列，并根据所述混沌序列生成正交矩阵，具体包括：
获取控制参数和随机初始值；
根据所述控制参数和所述随机初始值，采用Lorenz系统生成混沌序列；
根据所述混沌序列采用正交化方法生成正交矩阵。


5.一种矢量地理数据水印加密系统，其特征在于，包括：
第一数据获取模块，用于获取矢量地理数据和水印信息；
第一方阵形成模块，用于根据所述矢量地理数据的类型，将所述矢量地理数据转化形成第一方阵；
第一奇异值分解模块，用于对所述第一方阵进行奇异值分解，得到所述第一方阵的左奇异矩阵、右奇异矩阵和多个奇异值；
水印处理模块，用于将所述水印信息依次嵌入每一个所述奇异值中，得到水印处理后的奇异值；
方阵处理模块，用于根据所述左奇异矩阵、所述右奇异矩阵和所述水印处理后的奇异值生成水印处理后的方阵；
正交矩阵生成模块，用于采用三维混沌系统生成混沌序列，并根据所述混沌序列生成正交矩阵；
加密模块，用于将所述正交矩阵与所述水印处理后的方阵的乘积确定为水印加密处理后的方阵；
含水印的加密矢量地理数据输出模块，用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员：任娜，朱长青，赵明，孙小惠，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32