基于哈希的工程CAD图内容完整性认证技术研究

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计算机辅助设计(CAD)技术是现代工业的重要支撑技术之一,而工程CAD作为CAD领域中的一个重要分支,广泛应用于石油、建筑、化工和桥梁等众多领域,对国家经济水平和现代化发展起着重要作用。随着工业设计自动化和互联网技术的发展,网络环境下的协同设计已经越来越成为工业界的选择。在线工程CAD产品发布在给工业界带来方便的同时,也带来了诸多安全隐患。检测工程CAD是否被恶意篡改、保证内容的完整逐渐成为人们迫切的需求。目前,大多数的内容完整性认证技术针对的是机械CAD几何信息的校验,而针对工程CAD的几何信息与拓扑关系认证的研究比较匮乏。因此,本文针对工程CAD图,提出了基于哈希的工程CAD图内容完整性认证技术。工程CAD图的哈希认证技术主要包括特征提取,特征处理和哈希生成三个部分。其中核心的部分是工程CAD的特征提取。三维工程CAD模型和二维工程CAD图各自具有不同的特征,本文针对它们的特点,设计了相应的哈希认证算法。1.基于局部拓扑量化模式的三维工程CAD模型拓扑关系认证算法针对三维工程CAD模型,首先提取模型的拓扑关系生成拓扑图,然后组件进行编码,并提出一种局部拓扑量化模式(Local Topology Quantization Pattern,LTQP)量化三维工程CAD模型的拓扑关系,最后利用离散余弦变换生成模型的哈希序列。2.基于协方差矩阵的二维工程CAD图内容完整性认证算法针对二维工程CAD图,提出了利用Zernike矩进行组件几何信息特征提取的方法。首先利用Zernike矩提取出二维工程CAD图的几何特征,并且将几何信息和拓扑关系融合,然后利用协方差矩阵进行特征分析,最后利用测量矩阵得到二维工程CAD图的哈希序列。论文以流程工厂CAD为例,对本文算法进行了实验,结果表明,本文提出的哈希算法对旋转、平移和缩放等非恶意操作具有鲁棒性,并且对改拓扑的恶意攻击具有脆弱性,同时两个哈希算法都采用了分类生成哈希序列的思想,能够定位受到恶意攻击组件的种类。本文提出的算法具有较好的通用性,可以广泛应用到其他工程CAD领域。
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