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专利号: 202410260305X
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:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双2D压缩感知融合的可逆缩略图保留加密方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1、获取原始图像,根据原始图像的尺寸生成对应大小的确定性对角测量矩阵,将确定性对角测量矩阵作为2D压缩感知的测量矩阵对第一张采样图像进行压缩采样,并将压缩采样结果进行量化,得到第一张采样图像;

步骤2、将缩放感知退化矩阵作为2D压缩感知的测量矩阵对第一张采样图像进行压缩采样,并将压缩采样结果进行比例调整和量化,得到第二张采样图像,将两张采样图像融合得到载体图像;

步骤3、将第一张采样图像重建后与原图相减,得到残差矩阵,通过有符号矩阵编码将残差矩阵压缩为比特流;

将比特流嵌入到载体图像的第二张采样图像中,最终得到TPE图像,并进行传输;

步骤4、接收到TPE图像后,提取TPE图像中的第一张采样图和比特流;

比特流通过有符号矩阵解码得到残差矩阵,将第一张采样图重建后与残差矩阵相加,得到原始图像;

在所述步骤1中,确定性对角测量矩阵的表达式为: ;

其中,中对角线的每块都是相同的,且每块都包含/>个值为1的元素;

在所述步骤2中,缩放感知退化矩阵的表达式为: ;

其中,表示缩放感知退化矩阵,/>是由多个矩阵/>置于对角线上组成的;

矩阵的表达式为:

其中,的尺寸为/>,矩阵/>共有/>个1,被随机分为/>组置于矩阵/>的对角线上,/>用于记录/>第/>行1的个数;

在所述步骤3中,将第一张采样图像重建后与原图相减,得到残差矩阵,通过有符号矩阵编码将残差矩阵压缩为比特流的方法具体包括如下步骤:将第一张采样图像重建后与原图相减,得到残差矩阵,其计算过程存在如下关系式: ;

其中,表示残差矩阵,/>表示原始图像,/>表示重建算法;

残差矩阵为一个有符号矩阵,将有符号矩阵分为表示正负值的二进制矩阵和绝对值矩阵;

对于二进制矩阵,先使用基于游程编码的0-1游程编码,再进行哈夫曼编码,得到第一编码结果,其计算过程存在如下关系式: ;

其中,表示哈夫曼编码,/>表示0-1游程编码,/>表示第一编码结果,/>表示二进制矩阵;

对于绝对值矩阵,直接进行哈夫曼编码,得到第二编码结果,其计算过程存在如下关系式: ;

其中,表示哈夫曼编码,/>表示第二编码结果,/>表示绝对值矩阵;

将两个编码结果和/>的长度转为二进制,再与/>、/>合并为比特流/>。

2.根据权利要求1所述的基于双2D压缩感知融合的可逆缩略图保留加密方法,其特征在于,在所述步骤1中,将确定性对角测量矩阵作为2D压缩感知的测量矩阵对第一张采样图像进行压缩采样的计算过程存在如下关系式: ;

其中,表示原始图像,/>表示第一压缩采样结果;

对第一压缩采样结果进行量化,得到第一张采样图像,其计算过程存在如下关系式: ;

表示第一张采样图像,/>是取整函数,/>和/>是量化的上下界,/>和/>分别表示第/>行和第/>列,/>表示求最小值函数,/>表示求最大值函数。

3.根据权利要求1所述的基于双2D压缩感知融合的可逆缩略图保留加密方法,其特征在于,在所述步骤2中,将任意缩放感知退化矩阵作为2D压缩感知的测量矩阵对第一张采样图像进行压缩采样的计算公式表示为: ;

其中,表示第二压缩采样结果;

对第二压缩采样结果进行比例调整,得到比例恢复后的第二压缩采样结果,其计算过程存在如下关系式: ;

其中,用于记录/>第/>行1的个数,/>表示比例恢复后的第二压缩采样结果,对比例恢复后的第二压缩采样结果进行量化,得到第二张采样图像,其计算过程存在如下关系式: ;

其中,表示取整函数,/>表示第二张采样图像。

4.根据权利要求3所述的基于双2D压缩感知融合的可逆缩略图保留加密方法,其特征在于,在所述步骤2中,将两张采样图像融合得到载体图像的计算过程存在如下关系式: ;

其中,表示载体图像,/>和/>表示/>中/>的参数,/>表示向上取整,/>表示求余函数。

5.根据权利要求1所述的基于双2D压缩感知融合的可逆缩略图保留加密方法,其特征在于,在所述步骤3中,将比特流嵌入到载体图像中的具体步骤如下:在载体图像中,由第二张采样图像组成的每个像素都为载体像素,载体像素的二进制长度为,将比特流嵌入到载体像素的最低/>位。

6.根据权利要求5所述的基于双2D压缩感知融合的可逆缩略图保留加密方法,其特征在于,在所述步骤4中,接收到TPE图像后,提取TPE图像中的第一张采样图和比特流,比特流通过有符号矩阵解码得到残差矩阵,将第一张采样图重建后与残差矩阵相加,得到原始图像的方法具体包括如下步骤:从TPE图像中获得第一张采样图像,其计算过程存在如下关系式: ;

将TPE图像中每个由第二张采样图像组成的像素换为二进制,并除最高位外截取出来,依次合并在一起得到比特流/>;

从比特流中截取出两个编码结果/>和/>,对于第一编码结果/>,先使用哈夫曼解码,再通过0-1游程解码,得到二进制矩阵/>,其计算过程存在如下关系式: ;

其中,表示0-1游程解码,/>表示哈夫曼解码;

对于第二编码结果,直接进行哈夫曼解码,得到绝对值矩阵/>,其计算过程存在如下关系式: ;

二进制矩阵和绝对值矩阵/>合并为残差矩阵/>;

最后,第一张采样图重建后与残差矩阵相加,得到原始图像,其计算过程存在如下关系式: 。

7.一种基于双2D压缩感知融合的可逆缩略图保留加密系统,其特征在于,所述系统应用如权利要求1至6任意一项所述的基于双2D压缩感知融合的可逆缩略图保留加密方法,所述系统包括:采样图像获取模块,用于:

获取原始图像,根据原始图像的尺寸生成对应大小的确定性对角测量矩阵,将确定性对角测量矩阵作为2D压缩感知的测量矩阵对第一张采样图像进行压缩采样,并将压缩采样结果进行量化,得到第一张采样图像;

将缩放感知退化矩阵作为2D压缩感知的测量矩阵对第一张采样图像进行压缩采样,并将压缩采样结果进行比例调整和量化,得到第二张采样图像;

获取载体图像模块,用于:

将两张采样图像融合得到载体图像;

残差矩阵处理模块,用于:

将第一张采样图像重建后与原图相减,得到残差矩阵,通过有符号矩阵编码将残差矩阵压缩为比特流;

将比特流嵌入到载体图像中,得到TPE图像,并进行传输;

解密模块,用于:

接收到TPE图像后,提取TPE图像中的第一张采样图和比特流;

比特流通过有符号矩阵解码得到残差矩阵,将第一张采样图重建后与残差矩阵相加,得到原始图像。