[发明专利]一种DEM置乱加密与还原方法

说明书

本发明公开了一种DEM置乱加密与还原方法。该方法的具体步骤包括如下(1)按照混沌序列密钥生成三维混沌序列。(2)利用生成的混沌序列对DEM中各个点的高程值进行置乱加密操作，即进行高程置乱加密。(3)利用生成的混沌序列对加密后的DEM各点的位置进行置乱。本发明方法利用三维混沌技术，分别通过对头文件置乱、对高程置乱和对位置置乱，形成针对DEM的置乱加密与还原，可有效解决DEM数据的安全传输与封装存贮环节中的地理信息安全问题。

技术领域

本发明属于地理信息安全领域，具体涉及一种基于三维混沌序列对DEM进行置乱加密与还原的方法。

背景技术

DEM(Digital Elevation Model,即数字高程模型)，是用一组有序数值阵列表示地面高程值的一种实体地面模型。由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。DEM作为一种基础地理信息资源，具有重要的军事价值和经济价值，是测绘部门和应用单位的重点保护对象，有必要在传输和存储过程中进行置乱加密操作。

长期以来，针对DEM的加密技术研究甚少，且主要集中于应用传统流式文件的一般加密方法进行加密。这种简单粗暴的加密方法，既破环了文件的基本结构，又容易引发数据破译者的兴趣。因此迫切需要研发一种安全性高、隐蔽性好的DEM置乱加密与还原方法。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种DEM置乱加密与还原方法，利用三维混沌技术，分别通过对头文件置乱、对高程置乱和对位置置乱，形成针对DEM的置乱加密与还原，可有效解决DEM数据的安全传输与封装存贮环节中的地理信息安全问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一、DEM的置乱加密方法，其步骤如下：

步骤1：基于ArcMap软件,通过ArcToolbox->转换工具->由栅格转出->栅格转ASCII操作，将Esri Grid格式的DEM数据转化为ASCII编码的txt文件。

步骤2：将txt文件以行为主序存入一M×N矩阵A中，其中M为DEM的行数，N为DEM的列数，并从DEM的头文件中读取出DEM的像元大小cellsize，左上角x起始坐标xllcorner和左上角y起始坐标yllcorner。

步骤3：输入x₁、y₁、z₁作为混沌系统的初值，且x₁∈(0,1)，y₁∈(0,1)，z₁∈(0,1)。输入置乱因子ρ的值，且ρ∈[1,1000]。定义参数σ的值，且σ∈(0,1)。

步骤4：根据公式(1)，生成混沌序列X、Y和Z；其中X＝{x_k|k＝1，2，3，...，max{M+N+13，10000}}，Y＝{y_k|k＝1，2，3，...，max{M+N+13，10000}},Z＝{z_k|k＝1，2，3，...，max{M+N+13，10000}}；

步骤5：获取序列S、J、Q、J′、Q′、I和T。其中S为待和Z进行异或操作的序列。J、Q为对行号进行位置置乱操作的序列。J′、Q′为对列号进行位置置乱操作的序列。I和T为对Z值进行位置置乱操作的序列。

步骤5.1，根据公式(2)和(3)，对混沌序列Z进行非线性离散化，生成序列S，S＝{s_k|k＝1，2，3，...，M+N+13}；