一种矢量高精度地图加密方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及众包高精度地图制作领域，更具体地，涉及一种矢量高精度地图加密方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.高精度地图是高级别自动驾驶的必需品，它能为智能汽车提供许多先验知识，如车辆定位，道路状况，周边环境，意外事件和车道级路径规划等重要功能。矢量高精度地图的地理信息详实准确，具有巨大的经济价值和战略意义，同时，针对矢量高精度地图非法盗用等侵权行为也日渐猖獗，如果对矢量高精度地图的数据安全防范措施稍有不当，就会给企业造成损失，甚至对国家安全造成严重的威胁。本技术方案通过降低现有矢量高精度地图数据的精度的方式来保护矢量高精度地图数据的安全，同时也能展示矢量高精度地图特征。
3.目前矢量高精度地图加密方法主要集中在对文件地加密，文件加密后的数据已经改变了原始的数据结构，使用数据的操作必须先解密才能实现。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种矢量高精度地图加密方法、系统及存储介质。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种矢量高精度地图加密方法，包括：
6.提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下；
7.根据设定的精度损失，对图层中每一个形点的坐标整型化；
8.根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥，基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密；
9.对加密后的每一个形点坐标浮点化；
10.根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图。
11.根据本发明的第二方面，提供一种矢量高精度地图加密系统，包括：
12.提取模块，用于提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下；
13.分配模块，用于根据设定的精度损失，对图层中每一个形点的坐标整型化，以及根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥；
14.加密模块，用于基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密；
15.变换模块，用于对加密后的每一个形点坐标浮点化，根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图。
16.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器
用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现矢量高精度地图加密方法的步骤。
17.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现矢量高精度地图加密方法的步骤。
18.本发明提供的一种矢量高精度地图加密方法、系统及存储介质，通过降低矢量高精度地图的精度方式进行加密，加密后的矢量高精度地图与原始的矢量高精度地图数据结构是一致的，并保持矢量高精度地图拓扑一致性，且具有可控精度。
附图说明
19.图1为本发明提供的一种矢量高精度地图加密方法流程图；
20.图2为本发明提供的一种矢量高精度地图加密系统的结构示意图；
21.图3为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
22.图4为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
24.基于背景技术中存在的问题，本发明方案是只对矢量高精度地图的空间位置信息进行加密，将每一个形点坐标进行加密处理，将其在一定范围内偏转。首先提取矢量高精度地图所有具有空间位置坐标信息的图层，先对坐标整型化，然后对具有顺序结构的线状要素，依次为每个形点分配低位异或加密秘钥，这样极大地加强的加密的强度，使得加密后的数据更难以被破解；其次将低位有效异或加密的坐标浮点化，最后对图层进行一个刚体变换，对图层的绝对位置大范围的偏转，增加了加密强度。
25.图1为本发明提供的一种矢量高精度地图加密方法流程图，如图1所示，方法包括：
26.s1，提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下。
27.其中，在对矢量高精度地图进行加密之前，设定加密后的矢量高精度地图的精度损失l(精确到小数点l位)，加密强度l，秘钥k(265位比特串，可用sha256算法生成)其中ki∈{0，1}，0≤i≤255，刚体变换参数θ
x
，θy，θz，b
x
，by，bz，(θ
x
，θy，θz)为设定的刚体变换参数中分别饶x轴、y轴和z轴的旋转参数，(b
x
，by，bz)为设定的刚体变换参数中分别沿x轴、y轴和z轴的平移参数。
28.可理解的是，所述提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下，包括：获取矢量高精度地图所有具有空间位置特征的图层，将图层中点状要素和面状要素统一转化为线状要素，其中，点状要素表示为
线状要素中的形点个数为1，获取面状要素的轮廓形状作为线状要素，并记录面状要素和线状要素之间的映射关系；将所有线状要素的空间位置坐标转换到平面坐标下。
29.s2，根据设定的精度损失，对图层中每一个形点的坐标整型化。
30.作为实施例，所述对图层中每一个形点的坐标整型化，包括：对每个形点的空间位置坐标(x,y,z)乘10^l并取整，得到整型化后的每一个形点：
31.(x',y',z')＝(int(10
l
*x),int(10
l
*y),int(10
l
*z))；
32.其中，(x',y',z')为整型化后的形点坐标，(x，y，z)为原始形点坐标，l为设定的精度损失。通过上述公式计算得到整型化后的每一个形点的坐标。
33.s3，根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥，基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密。
34.可理解的是，对每一条线状要素中的每一个形点进行加密处理，假设线状要素中形点个数为n，则根据线状要素中形点个数n值的大小，为每一个形点分配对应的秘钥串，基于分配的秘钥串对每一个形点进行加密。
35.具体的，当线状要素中的形点数为n＝1时，获取秘钥k的前l位比特串其中，k
p
为秘钥k的第p位比特，l为设定的加密强度。获取整型化后的形点坐标(x’,y’,z’),将形点坐标的每一维的数值二进制表达并取其最后l位b
l-1
…
b0与k0做异或：
[0036][0037]
将替换b
l-1
…
b0并更新到形点坐标中，得到加密后的每一个形点(x
‘’
,y
‘’
,z
‘’
)。
[0038]
当线状要素中的形点数满足n≥2且l(n-2)≤256时，对于线状要素中的首点和尾点，首点和尾点对应的秘钥串为：
[0039][0040]
基于对应的秘钥串对线状要素中的首点和尾点进行加密，与n＝1时的加密方式相同。
[0041]
对于线状要素中的其它形点，为线状要素中的第2个形点至第n-1个形点分配对应的密钥串，其中，第i个形点对应的秘钥串为：
[0042][0043]
其中，l为设定的加密强度；
[0044]
将ki与第i个形点坐标(x’i
,y’i
,z’i
)中每一维的数值二进制后l位做异或运算，并替换到原始坐标中，得到加密后的第2个形点至第n-1个形点(x
‘’
,y
‘’
,z
‘’
)。
[0045]
当线状要素中的形点数满足n≥2且l(n-2)》256时，对于线状要素中的首点和尾点，首点和尾点对应的秘钥串为：
[0046][0047]
基于对应的秘钥串对线状要素中的首点和尾点进行加密，与n＝1时的加密方式相同。
[0048]
为线状要素中的第2个形点至第n-1个形点分配对应的秘钥串：
[0049][0050]
其中，
[0051]
将ki与第i个形点坐标(x’i
,y’i
,z’i
)中每一维的数值二进制后l位做异或运算，并替换到原始坐标中，得到加密后的第2个形点至第n-1个形点(x
‘’
,y
‘’
,z
‘’
)。
[0052]
采用上述的方式根据线状要素中形点的个数，为每一个形点分配不同的秘钥串，基于分配的秘钥串对每一个形点进行加密处理，增强了不同形点加密的安全性。
[0053]
s4，对加密后的每一个形点坐标浮点化。
[0054]
作为实施例，此步骤为步骤s2的逆步骤，所述对加密后的每一个形点坐标浮点化，包括：对加密后的每一个形点空间位置坐标(x
‘’
,y
‘’
,z
‘’
)乘10^-l，获取浮点化后的形点坐标(x
‘”
,y'
‘’
,z'
‘’
)：
[0055]
(x
‘”
,y'
‘’
,z'
‘’
)＝(10-l
*x”,10-l
*y”,10-l
*z”)；
[0056]
其中，l为设定的精度损失。
[0057]
s5，根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图。
[0058]
其中，所述根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图，包括：
[0059]
根据设定的刚体变换参数，计算旋转矩阵r＝r
xryrz
，其中：
[0060][0061][0062][0063]
随机生成一个空间坐标p(x
p
,y
p
,z
p
)，以此点作为中心点，对整个图层中每个空间坐标位置进行刚体变换：
[0064][0065]
其中，(θ
x
，θy，θz)为设定的刚体变换参数中分别饶x轴、y轴和z轴的旋转参数，(b
x
，by，bz)为设定的刚体变换参数中分别沿x轴、y轴和z轴的平移参数。
[0066]
在此，将p(x
p
,y
p
,z
p
)保存并输出留作解密参数，最后根据映射关系将线转为原始的点、线、面状即可，完成对矢量高精度地图数据的加密。
[0067]
解密过程为上述过程的逆过程，依次解密即可恢复到加密前所设定的精度损失矢量高精度地图。
[0068]
参见图2，图2为本发明实施例提供的一种矢量高精度地图加密系统结构图，该系
统包括提取模块201、分配模块202、加密模块203和变换模块204，其中：
[0069]
提取模块201，用于提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下；
[0070]
分配模块202，用于根据设定的精度损失，对图层中每一个形点的坐标整型化，根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥；
[0071]
加密模块203，用于基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密；
[0072]
变换模块204，用于对加密后的每一个形点坐标浮点化，根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图。
[0073]
可以理解的是，本发明提供的一种矢量高精度地图加密系统与前述各实施例提供的矢量高精度地图加密方法相对应，矢量高精度地图加密系统的相关技术特征可参考矢量高精度地图加密方法的相关技术特征，在此不再赘述。
[0074]
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图3所示，本发明实施例提了一种电子设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器310上并可在处理器320上运行的计算机程序311，处理器320执行计算机程序311时实现矢量高精度地图加密方法的步骤。
[0075]
请参阅图4，图4为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图4所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质400，其上存储有计算机程序411，该计算机程序411被处理器执行时实现矢量高精度地图加密方法的步骤。
[0076]
本发明实施例提供的一种矢量高精度地图加密方法、系统及存储介质，首先提取矢量高精度地图所有具有空间位置坐标信息的图层，先对坐标整型化，然后对具有顺序结构的线状要素，依次为每个形点分配低位异或加密秘钥，这样极大地加强的加密的强度，使得加密后的数据更难以被破解；其次将低位有效异或加密的坐标浮点化，最后对图层进行一个刚体变换，对图层的绝对位置大范围的偏转，增加了加密强度。
[0077]
基于传统密码学对文件进行加密的方法可以有效的保护数据的机密性和完整性，但难以解决大数据量下加密效率低下，且不能给出一个与原始矢量高精度地图数据结构一致的加密后数据。本发明方法提供一个简洁，高效，易实现，并且加密后的数据与原始矢量高精度地图数据结构、拓扑结构保持一致，精度可控。
[0078]
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0079]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0080]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0081]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0082]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0083]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0084]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种矢量高精度地图加密方法，其特征在于，包括：提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下；根据设定的精度损失，对图层中每一个形点的坐标整型化；根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥，基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密；对加密后的每一个形点坐标浮点化；根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图。2.根据权利要求1所述的矢量高精度地图加密方法，其特征在于，所述提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下，包括：获取矢量高精度地图所有具有空间位置特征的图层，将图层中点状要素和面状要素统一转化为线状要素，其中，点状要素表示为线状要素中的形点个数为1，获取面状要素的轮廓形状作为线状要素，并记录面状要素和线状要素之间的映射关系；将所有线状要素的空间位置坐标转换到平面坐标下。3.根据权利要求1所述的矢量高精度地图加密方法，其特征在于，所述根据设定的精度损失，对图层中每一个形点的坐标整型化，包括：对每个形点的空间位置坐标(x,y,z)乘10^l并取整，得到整型化后的每一个形点：(x
′
，y
′
，z
′
)＝(int(10
l
*x)，int(10
l
*y)，int(10
l
*z))；其中，(x
′
，y
′
，z
′
)为整型化后的形点坐标，(x，y，z)为原始形点坐标，l为设定的精度损失。4.根据权利要求3所述的矢量高精度地图加密方法，其特征在于，所述根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥，基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密，包括：当线状要素中的形点数为n＝1时，获取秘钥k的前l位比特串其中，k
p
为秘钥k的第p位比特，l为设定的加密强度；获取整型化后的形点坐标(x
′
，y’，z
′
)，将形点坐标的每一维的数值二进制表达并取其最后l位b
l-1
...b0与k0做异或：将替换b
l-1
...b0并更新到形点坐标中，得到加密后的每一个形点(x
‘’
，y
‘’
，z
‘’
)。5.根据权利要求4所述的矢量高精度地图加密方法，其特征在于，所述根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥，基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密，包括：当线状要素中的形点数满足n≥2且l(n-2)≤256时，对于线状要素中的首点和尾点，首点和尾点对应的秘钥串为：
基于对应的秘钥串对线状要素中的首点和尾点进行加密；为线状要素中的第2个形点至第n-1个形点分配对应的密钥串，其中，第i个形点对应的秘钥串为：其中，l为设定的加密强度；将k
i
与第i个形点坐标(x
′
i
，y
′
i
，z
′
i
)中每一维的数值二进制后l位做异或运算，并替换到原始坐标中，得到加密后的第2个形点至第n-1个形点(x
‘’
，y
‘’
，z
‘’
)。6.根据权利要求5所述的矢量高精度地图加密方法，其特征在于，所述根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥，基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密，包括：当线状要素中的形点数满足n≥2且l(n-2)＞256时，对于线状要素中的首点和尾点，首点和尾点对应的秘钥串为：基于对应的秘钥串对线状要素中的首点和尾点进行加密；为线状要素中的第2个形点至第n-1个形点分配对应的秘钥串：其中，将k
i
与第i个形点坐标(x
′
i
，y
′
i
，z
′
i
)中每一维的数值二进制后l位做异或运算，并替换到原始坐标中，得到加密后的第2个形点至第n-1个形点(x
‘’
，y
‘’
，z
‘’
)。7.根据权利要求1所述的矢量高精度地图加密方法，其特征在于，所述对加密后的每一个形点坐标浮点化，包括：对加密后的每一个形点空间位置坐标(x
‘’
，y
‘’
，z
‘’
)乘10^-l，获取浮点化后的形点坐标(x
‘”
，
y
′‘’
，z
′‘’
)：(x
‘”
，y
′‘’
，z
′‘’
)＝(10-l
*x
″
，10-l
*y
″
，10-l
*z
″
)；其中，l为设定的精度损失。8.根据权利要求1所述的矢量高精度地图加密方法，其特征在于，所述根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图，包括：根据设定的刚体变换参数，计算旋转矩阵r＝r
x
r
y
r
z
，其中：，其中：，其中：
随机生成一个空间坐标p(x
p
，y
p
，z
p
)，以此点作为中心点，对整个图层中每个空间坐标位置进行刚体变换：其中，(θ
x
，θ
y
，θ
z
)为设定的刚体变换参数中分别饶x轴、y轴和z轴的旋转参数，(b
x
，b
y
，b
z
)为设定的刚体变换参数中分别沿x轴、y轴和z轴的平移参数。9.一种矢量高精度地图加密系统，其特征在于，包括：提取模块，用于提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下；分配模块，用于根据设定的精度损失，对图层中每一个形点的坐标整型化，根据设定的加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥；加密模块，用于基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密；变换模块，用于对加密后的每一个形点坐标浮点化，根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的矢量高精度地图加密方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种矢量高精度地图加密方法、系统及存储介质，方法包括：提取矢量高精度地图中所有具有空间位置特征的图层，并将图层中要素的空间位置坐标转化到平面坐标下；对图层中每一个形点的坐标整型化；根据设定的精度损失、加密强度和秘钥，为每一个形点分配低位异或加密秘钥，基于低位异或加密秘钥，对每一个形点进行加密；对加密后的每一个形点坐标浮点化；根据设定的刚体变换参数对浮点化后的每一个形点坐标进行刚体变化，得到加密后的矢量高精度地图。本发明通过降低矢量高精度地图的精度方式进行加密，加密后的矢量高精度地图与原始的矢量高精度地图数据结构是一致的，并保持矢量高精度地图拓扑一致性，且具有可控精度。且具有可控精度。且具有可控精度。


技术研发人员：丁豪 尹玉成 石涤文 姚琼杰 刘奋
受保护的技术使用者：武汉中海庭数据技术有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/10/6