一种反窃电证据形成方法及其形成装置与流程

本发明属于数据安全领域，具体涉及一种反窃电证据形成方法及其形成装置。

背景技术：

1、电力是国家经济、社会发展、人民日常生活中至关重要的能源。电力系统中电能生产与电能消费的平衡使得人民生活用电和地区生产用电能够得到持续、稳定的供应。然而，如果为了攫取经济利益，试图以不当手段窃取电力，则可能会对电网的正常运行产生严重的影响。这不仅会扰乱地区电网的正常调度，还会对地方经济的发展和企业经营管理以及供电秩序带来严重的威胁。此外，用户私自改接线路还可能引发安全事故，危害自己及其他用户的生命财产安全。

2、由于用电用户的基数众多，且非法窃电的用户所采取的窃电手段种类繁杂，对其进行细致排查会耗费大量人力成本。因此电力公司正在开发各种基于智能电网的自动化数据采集功能实现窃电行为识别系统。例如，基于经加工处理后的电网数据，结合人工智能的方法，可以构建判别窃电用户的大数据模型。

3、在现有的各种反窃电系统中，由监控图像和电力信息的统计图表等构成的反窃电证据大多采用明文图像的数据进行传输，这降低了系统的安全性，系统中的数据存在被破坏和篡改的风险。因此如何提供一种更加安全高效的反窃电证据的保存和传输方案，正成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、为了解决现有反窃电证据的保存和传输方案存在安全风险的问题，本发明提供一种反窃电证据形成方法及其形成装置。

2、本发明采用以下技术方案实现：

3、一种反窃电证据形成方法，其包括如下步骤：

4、s1：获取采集到的反窃电证据的图像文件，图像文件为采用rgb编码的彩色图像，分辨率为m×n。

5、s2：构造如下的二维logistic icmic级联映射：

6、

7、上式中，xn和yn表示第n级的状态变量；u表示控制参数，k表示级联耦合系数，u∈(0,4)，k∈(0,+∞)。

8、s3：设置状态变量的初值，将二维logistic icmic级联映射迭代n0+m×n次，丢弃前n0个数值，得到长度为m×n的混沌状态稳定时的混沌序列。

9、s4：通过下式对混沌序列进行量化，使得元素值分布在0到255之间，得到前向扩散序列s(i)和逆向扩散序列d(i)：

10、

11、上式中，mod(·)表示取模运算，floor(·)表示向下取整。

12、s5：对图像文件进行通道分离得到r、g、b通道的三基色矩阵pr、pg、pb。

13、s6：分别对每个图像文件的pr、pg和pb进行arnold变换，得到对应的三张置乱子图像。

14、s7：将置乱子图像的数据矩阵降维成一维子向量，各一维子向量分别与正向扩散序列进行异或运算，实现正向扩散。

15、s8：将逆向扩散序列分别与正向扩散后的各一维子向量进行异或运算，实现逆向扩散。

16、s9：将逆向扩散后得到的一维向量扩展为二维格式，并对三个通道对应的图像矩阵进行合并，得到彩色的加密图像。

17、s10：将加密图像以及前向扩散序列s(i)和逆向扩散序列d(i)打包后作为反窃电证据进行保存。

18、作为本发明进一步的改进，步骤s2中，二维logistic icmic级联映射的构造方法如下：

19、(1)定义一维混沌映射，其包括sin映射yn和logistic映射xn。

20、(2)使用线性函数f＝x+3对所述logistic映射进行调制。

21、(3)将经过线性函数f调制后的logistic映射的输出与sin映射的输入进行级联。

22、(4)通过级联耦合机制将两个输出结合起来，进而将系统扩展到二维空间。

23、作为本发明进一步的改进，sin映射的表达式如下：

24、

25、作为本发明进一步的改进，logistic映射的表达式如下：

26、xn+1＝u·xn·(1-xn)。

27、作为本发明进一步的改进，步骤s6中，arnold变换用于先对图像的行方向进行错切，然后对列方向进行错切，最后对图像取模运算，进而随机改变像素的原始位置。

28、一次arnold变换的表达式如下：

29、

30、上式中，p、q为控制参数；(n×n)为图像大小；(x,y)为原图像像素位置，(x'，y')为经过arnold变换后的洗牌图像内新的像素位置，mod为模运算。

31、作为本发明进一步的改进，一次arnold变换后的新像素位置(x'，y')满足下式：

32、

33、作为本发明进一步的改进，步骤s9中，将一维向量扩展为二维格式的表达式如下：

34、pm×n＝reshape(pi,m,n)，

35、上式中，pm×n表示矩阵格式的二维图像；pi表示向量格式的一维图像；reshape(pi,m,n)操作表示先将pi按照m长度分割为n个行向量，再将每个行向量转置为列向量，最后利用n个列向量构成一个m×n的矩阵pm×n。

36、作为本发明进一步的改进，反窃电证据形成方法还包括对所述＝＝反窃电证据进行恢复的过程，其包括如下步骤：

37、s001：获取加密图像以及前向扩散序列s(i)和逆向扩散序列d(i)。

38、s002：对加密图像文件进行通道分离得到r、g、b通道的灰度图像。

39、s003：将各通道上的置乱的矩阵图像降维成一维图像序列。

40、s004：先将逆向扩散序列与一维图像序列进行异或运算，再将正向扩散混淆序列与一维图像序列进行异或运算，完成逆扩散操作。

41、s005：将逆扩散操作后得到的三个通道上的一维图像序列扩展为二维格式，得到二维图像矩阵。

42、s006：对三个通道上的二维图像矩阵进行一次arnold变换的逆操作，得到逆置乱后的图像矩阵。

43、s007：对三个通道上的图像矩阵进行合并，恢复出原始的彩色图像文件。

44、作为本发明进一步的改进，一次arnold变换的逆操作的表达式如下：

45、

46、上式中，p、q为控制参数；(n×n)为图像大小；(x,y)为原图像像素位置，(x'，y')为经过arnold变换后的洗牌图像内新的像素位置，mod为模运算。

47、本发明还包括一种反窃电证据的形成装置，其包括存储器、处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序。处理器执行计算机程序时，采用如前述的反窃电证据形成方法，对采集到的反窃电证据的图像文件进行加密和存储。并在接收到授权用户对反窃电证据的图像文件的访问请求时，对加密后的图像文件进行解密并返回到授权用户。

48、本发明提供的技术方案，具有如下的有益效果：

49、本发明针对现有电力系统采集到的反窃电数据在数据存储和传输过程中存在安全风险的问题，设计了一种新的证据形成方案，该方案首先对原始图像进行阿诺德置乱，使数字图像中的像素排列向无序化发展，隐藏图片中的明文信息，然后利用新设计的2d-licm生成两个满足要求的混沌序列，并利用混沌序列依次对置乱后的图像依次进行正向扩散和逆向扩散，以将原始图像的分布情况传播到整个加密图像中，提升图像的抗统计攻击和抗裁剪效果。进而提高反窃电证据的数据存储和传输安全性。

50、利用本发明方案构建的反窃电证据的固化方案采用了二维logistic icmic级联映射生成秘钥，秘钥的遍历性和随机性更好，因此对数据的扩散效果更加优异，可以达到更优秀的数据加密效果。提升系统的鲁棒性。该方案的实用价值较高，适合在各类反窃电平台中推广应用。