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专利号: 2023113488830
申请人: 江西财经大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多级视觉隐私保护方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1、利用二维压缩感知压缩采样隐私图像的非敏感部分,使压缩采样后的观测值保留非敏感部分的结构相似性,利用一维压缩感知对隐私图像的多个敏感部分进行压缩并加密,得到加密后的敏感部分,并生成加密后的敏感部分对应的一维压缩感知加密密钥;

步骤2、组合压缩采样后的非敏感部分和加密后的敏感部分,并结合缩略图保持加密得到若干加密图像,并生成与加密图像对应的缩略图保持加密密钥;

步骤3、借助门限密钥共享机制,将一维压缩感知加密密钥拆分为若干子密钥,并将若干子密钥、若干缩略图保持密钥和若干加密图像分别分发给若干不同授权用户;

步骤4、通过拉格朗日插值多项式恢复一维压缩感知加密密钥,再通过缩略图保持加密密钥解密加密图像,再利用恢复的一维压缩感知加密密钥解密加密图像中相应的敏感部分,最终得到全恢复图像。

2.根据权利要求1所述的一种多级视觉隐私保护方法,其特征在于,在所述步骤1中,利用二维压缩感知压缩采样隐私图像的非敏感部分存在如下关系式:;

其中, 表示非敏感部分,  表示非敏感部分的二维测量值,即压缩采样后的非敏感部分,  表示作用于非敏感部分 的行的测量矩阵,  表示作用于非敏感部分的测量矩阵, , , , 表示实数矩阵, 分别表示测量矩阵的行和列。

3.根据权利要求2所述的一种多级视觉隐私保护方法,其特征在于,在所述步骤1中,利用一维压缩感知对隐私图像的多个敏感部分进行压缩并加密的方法具体如下步骤:将二维图像的敏感部分 重塑为一个长向量,重塑过程存在如下关系式:;

其中, 表示一个矢量函数,通过对二维矩阵叠加返回一个矢量, 表示大小为 敏感部分的重构向量;

将重塑后的图像进行采样,采样过程存在如下关系式:;

其中, 表示一维压缩感知加密密钥, 表示敏感部分测量值,即加密后的敏感部分,, 。

4.根据权利要求3所述的一种多级视觉隐私保护方法,其特征在于,测量矩阵采用基于线性滤波的确定性二进制块对角矩阵,基于线性滤波的确定性二进制块对角矩阵构造如下:;

其中,构成矩阵对角线的块是相同的,每个块包含 个值为1的元素,其余块的元素都为0, 和 分别表示矩阵的行和列。

5.根据权利要求4所述的一种多级视觉隐私保护方法,其特征在于,在所述步骤2中,组合压缩采样后的非敏感部分和加密后的敏感部分,并结合缩略图保持加密得到若干加密图像的方法具体包括如下步骤:组合非敏感部分测量值和敏感部分测量值得到整个隐私图像的测量值,组合过程存在如下关系式:;

其中, 表示整个隐私图像 的测量值, 表示非敏感部分测量值, 表示敏感部分测量值;

将整个隐私图像的测量值分成若干尺寸为 的块,并计算每个块内像素强度的平均值,将平均值作为块中对应像素的值,得到缩略图;

通过对每个通道的缩略图使用不同的随机数进行独立加密,同时保持缩略图内像素强度的平均值不变,得到加密图像,加密图像输出过程存在如下关系式:;

其中, 表示加密图像, 表示缩略图保持加密函数,缩略图保持加密函数使用对称密钥 ,并且输出的加密图像 与整个隐私图像 的测量值 大小相同,。

6.根据权利要求5所述的一种多级视觉隐私保护方法,其特征在于,在所述步骤3中,借助门限密钥共享机制,将一维压缩感知加密密钥拆分为若干子密钥,并将若干子密钥、若干缩略图保持密钥和若干加密图像分别分发给若干不同授权用户的方法具体包括如下步骤:对尺寸为 的一维压缩感知加密密钥 设置阈值 ,其中, 为需要拆分的子密钥数量,为解密原始密钥至少所需的子密钥数量;

选择一个素数 ,根据所选定的素数限定一维压缩感知加密密钥 中的每个点的取值范围,素数与一维压缩感知加密密钥 中的每个点存在如下关系式:, ;

若 ,则 ;

其中,表示一维压缩感知加密密钥中的某个点;

构建 多项式,以将每个点拆分成 份额, 多项式构建过程如下:;

其中, , 表示随机数,且 , 表示任意实数, 表示求余函数;

根据构建的 多项式 ,计算 ,并且令

其中, 表示点 生成的份额且 , 为子密钥对应的点且 ;

将一维压缩感知加密密钥拆分为 个子密钥,将每个点生成的份额分别分配给每个子密钥对应的点,以完成子密钥拆分,将每个点生成的份额分别分配给每个子密钥对应的点的分配过程存在如下关系式:;

其中, 表示第 个子密钥。

7.根据权利要求6所述的一种多级视觉隐私保护方法,其特征在于,在所述步骤4中,通过拉格朗日插值多项式恢复一维压缩感知加密密钥,再通过缩略图保持加密密钥解密加密图像,再利用恢复的一维压缩感知加密密钥解密加密图像中相应的敏感部分,最终得到全恢复图像的方法具体包括如下步骤:首先通过缩略图保持加密密钥解密加密图像 ,还原为整个隐私图像 的测量值 ,还原过程存在如下关系式:;

其中, 为缩略图保持解密函数, 表示缩略图保持加密密钥, 表示加密图像, 表示整个隐私图像的测量值;

选择至少 个子密钥 并通过拉格朗日插值多项式 来恢复一维压缩感知加密密钥 ,拉格朗日插值多项式如下:;

其中, 表示子密钥 中的元素,表示设置的阈值,表示需要求解的值;

设二维图像的敏感部分 有确定的结构,在满足 的所有向量 中找到同样给定结构的向量,在二维图像的敏感部分 稀疏的情况下,将重建二维图像的敏感部分问题转化为凸问题,凸问题关系式如下:;

其中,表示求解值, 表示一范数, 表示二范数的平方, 表示问题的约束条件, 表示正则化参数, ;

通过重建算法求解凸问题以计算敏感部分重建值,敏感部分重建值计算过程存在如下关系式:;

其中, 表示敏感部分重建值, 表示执行重建算法 操作;

利用惩罚项信号的先验信息对图像原始非敏感信号恢复进行正则化,以对非敏感信号在恢复非敏感部分重建值过程中进行约束,正则化过程存在如下关系式:;

其中, 表示 范数数据保真项, 表示测量矩阵, 表示用于处理不适定问题的代价函数;

根据非敏感部分测量值和测量矩阵,利用重建算法 计算非敏感部分重建值,非敏感部分重建值计算过程存在如下关系式:;

其中, 表示执行重建算法 操作;

将非敏感部分重建值 和敏感部分重建值 组合,得到全恢复图像 。

8.一种多级视觉隐私保护系统,其特征在于,所述系统应用如权利要求1至7任意一项所述的一种多级视觉隐私保护方法,所述系统包括:隐私图像处理模块,用于:

利用二维压缩感知压缩采样隐私图像的非敏感部分,使压缩采样后的观测值保留非敏感部分的结构相似性,利用一维压缩感知对隐私图像的多个敏感部分进行压缩并加密,得到加密后的敏感部分,并生成加密后的敏感部分对应的一维压缩感知加密密钥;

加密图像处理模块,用于:

组合压缩采样后的非敏感部分和加密后的敏感部分,并结合缩略图保持加密得到若干加密图像,并生成与加密图像对应的缩略图保持加密密钥;

密钥处理模块,用于:

借助门限密钥共享机制,将一维压缩感知加密密钥拆分为若干子密钥,并将若干子密钥、若干缩略图保持密钥和若干加密图像分别分发给若干不同授权用户;

图像恢复模块,用于:

通过拉格朗日插值多项式恢复一维压缩感知加密密钥,再通过缩略图保持加密密钥解密加密图像,再利用恢复的一维压缩感知加密密钥解密加密图像中相应的敏感部分,最终得到全恢复图。

9.一种终端设备,其特征在于,包括存储器和处理器,处理器执行存储器中保存的计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的一种多级视觉隐私保护方法。

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,用于存储计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的一种多级视觉隐私保护方法。