地球信息科学学报 ›› 2020, Vol. 22 ›› Issue (3): 379-388.doi: 10.12082/dqxxkx.2020.190336
张鑫港1,2,3, 闫浩文1,2,3,*(), 张黎明1,2,3
收稿日期:
2019-06-26
修回日期:
2019-12-29
出版日期:
2020-03-25
发布日期:
2020-05-18
通讯作者:
闫浩文
E-mail:haowen2010@gmail.com
作者简介:
张鑫港(1997— ),男,山东济宁人,硕士生,主要从事空间数据安全的研究。E-mail:1441861764@qq.com
基金资助:
ZHANG Xingang1,2,3, YAN Haowen1,2,3,*(), ZHANG Liming1,2,3
Received:
2019-06-26
Revised:
2019-12-29
Online:
2020-03-25
Published:
2020-05-18
Contact:
YAN Haowen
E-mail:haowen2010@gmail.com
Supported by:
摘要:
DEM数据作为重要的基础地理信息数据,其数据完整性问题不容忽视。基于DEM数据完整性认证的要求,以及相关认证算法的欠缺,本文运用感知哈希技术设计了一种DEM数据认证算法,并可实现篡改定位。因DEM数据具有数据量大、细节丰富的特点,首先对其进行规则格网划分,将其划分为互不重叠的格网单元;然后对格网单元数据进行DCT分解,提取数据的特征信息以生成特征向量矩阵,并对特征向量矩阵进行摘要化处理;随后,使用Logistic混沌系统对简化后的特征向量矩阵进行置乱;对置乱矩阵进行量化、编码后,便可生成感知哈希序列。在数据认证时,首先计算原始数据与待验证数据的高程相对中误差,再将二者的感知哈希序列进行归一化汉明距离度量,结合判定阈值,即可对DEM数据进行数据认证与篡改定位。该算法对DEM数据的格式转换、水印嵌入等攻击有较强的鲁棒性,对各类改变内容的操作具有敏感性,并可实现DEM数据微小篡改的识别与定位。与已有的DEM完整性认证方法相比,将DEM数据的“内容”作为完整性度量的重要标准,在具体应用中更具有实用价值。
张鑫港, 闫浩文, 张黎明. 一种用于DEM数据认证与篡改定位的感知哈希算法[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(3): 379-388.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190336
ZHANG Xingang, YAN Haowen, ZHANG Liming. A Perceptual Hash Algorithm for DEM Data Authentication and Tamper Localization[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(3): 379-388.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190336
表2
篡改检测统计结果"
攻击类型 | 数据A | 数据B | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
中误差检测 | 哈希度量 | 认证结果 | 准确性 | 中误差检测 | 哈希度量 | 认证结果 | 准确性 | ||
不做修改 | 通过 | 通过 | 通过 | 准确 | 通过 | 通过 | 通过 | 准确 | |
高程平移(10 m) | 不通过 | — | 不通过 | 准确 | 不通过 | — | 不通过 | 准确 | |
高程缩放(99%) | 不通过 | — | 不通过 | 准确 | 不通过 | — | 不通过 | 准确 | |
噪声攻击(0.1%) | 通过 | 不通过 | 不通过 | 准确 | 不通过 | — | 不通过 | 准确 | |
噪声攻击(1%) | 不通过 | — | 不通过 | 准确 | 不通过 | — | 不通过 | 准确 | |
众值滤波(4像元) | 通过 | 不通过 | 不通过 | 准确 | 通过 | 不通过 | 不通过 | 准确 | |
众值滤波(8像元) | 通过 | 不通过 | 不通过 | 准确 | 通过 | 不通过 | 不通过 | 准确 | |
部分替换 | 不通过 | — | 不通过 | 准确 | 不通过 | — | 不通过 | 准确 |
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