A Perceptual Hash Algorithm for DEM Data Authentication and Tamper Localization

Xingang ZHANG; Haowen YAN; Liming ZHANG

doi:10.12082/dqxxkx.2020.190336

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Journal of Geo-information Science
Vol. 22, Issue 3, 379 (2020)

A Perceptual Hash Algorithm for DEM Data Authentication and Tamper Localization

Xingang ZHANG^{1、1、2、2、3、3}, Haowen YAN^{1、1、2、2、3、3、*}, and Liming ZHANG^{1、1、2、2、3、3}

Author Affiliations

¹Faculty of Geomatics, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China

¹兰州交通大学测绘与地理信息学院,兰州 730070

²National-Local Joint Engineering Research Center of Technologies and Applications for National Geographic State Monitoring, Lanzhou 730070, China

²地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心,兰州 730070

³Gansu Provincial Engineering Laboratory for National Geographic State Monitoring, Lanzhou 730070, China

³甘肃省地理国情监测工程实验室,兰州 730070

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DOI: 10.12082/dqxxkx.2020.190336 Cite this Article

Xingang ZHANG, Haowen YAN, Liming ZHANG. A Perceptual Hash Algorithm for DEM Data Authentication and Tamper Localization[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(3): 379 Copy Citation Text

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Fig. 1. Perceptual hash algorithm for DEM data authentication

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Fig. 2. Discrete cosine transformation result of grid unit

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Fig. 3. Original experimental data and grid partitioned data

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Fig. 4. Rendering graphs of different DEM data attack types

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Fig. 5. Tamper localization tests

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攻击类型	数据A				数据B
攻击类型	相对中误差检测	哈希度量	认证结果	准确性	相对中误差检测	哈希度量	认证结果	准确性
水印嵌入	通过	通过	通过认证	准确	通过	通过	通过认证	准确
格式转为img	通过	通过	通过认证	准确	通过	通过	通过认证	准确
格式转为dat	通过	通过	通过认证	准确	通过	通过	通过认证	准确

Table 1. Statistical results of robustness tests

攻击类型	数据A				数据B
攻击类型	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

Table 2. Statistical results of tamper detection

数据名称	格网类型	平均汉明距离
A'	篡改格网	0.836
A'	未篡改格网	0.010
B'	篡改格网	0.854
B'	未篡改格网	0.009

Table 3. Statistical results of the Hamming distance

Xingang ZHANG, Haowen YAN, Liming ZHANG. A Perceptual Hash Algorithm for DEM Data Authentication and Tamper Localization[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(3): 379

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